Brevet FR2537289A1 — publié le 19840608

La présente invention concerne un appareil pour le balayage d'une scène en vue d'afficher ou d'enregistrer une image de celle-ci. Un équipement de balayage par ligne destiné a être utilisé à bord d'un avion est connu dans l'art. I1 peut comprendre un dispositif de balayage opto-mécanique - rotor polygonal à faces formées par des miroirsepar exemple, qui reçoit un rayonnement infrarouge provenant du sol situé audessous de l'avion et le dirige via un système de miroir de recueil vers un détecteur d'infrarouge.Le fonctionnement du dispositif de balayage est tel que l'équipement balaye le sol suivant des lignes transversales au sens de vol de l'avion et par conséquent établit une image de t.v.,progressant con tinuellement, de la scène du sol De manière à obtenir une étude des ressources ter restes" du sol au-dessous dlun avion, il est souhaitable d'examiner le rayonnement provenant du terrain, dans chacune des différentes bandes de longueur d'onde de l'infrarouge cela permet de reconnaître différentes formations de roches ayant des signatures thermiques différentes. On a proposé que cela soit exécuté en utilisant plusieurs dispositifs de balayage différents par ligne, répondant chacun à une bande différente d'onde. I1 serait cependant coûteux et de plus il pourrait être difficile "d'integref' correctement les images provenant des différents dispositifs de balayage par ligne. Selon la présente invention, on prévoit un équipement d'étude de terrain comprenant un détecteur de rayonne ment optique et un moyen de balayage pour amener le détecteur à produire un signal vidéo représentatif d'unie série de lignes de balayage sur une scène du sol, et comportant d'autre part un moyen supportant une pluralité d'éléments filtrants laissant passer des bandes de longueurs d'ondesde rayonnement optique respectives différentes et un moyen pour amener les éléments filtrants à se déplacer en séquence dans le trajet du rayonnement reçu par le détecteur. La description qui va suivre se réfere aux dessins annexés dans lesquels les figures 1 et 2 sont des représentations schématiques respectives d'un dispositif de balayage par ligne, et la figure 3 est un schéma de circuit simplifié du dispositif de balayage. Le dispositif de balayage par ligne des figures 9 et 2 comprend un rotor de balayage 1 qui peut être mis en rota- tion par un moteur électrique (non représenté) et qui compor- te deux parties prismatiques de section carrée 2 et 3 aux cotés respectifs dsune partie centrale 4 où est monte, au moyen de bossages de fixation fendus 5, , > un disque de codage 6. Par desserrage de vis de fixation 7 dans les bossages 5, on peut ajuster les positions relatives du disque 6 et des parties de rotor 2 et 3 autour de l'axe 8 du rotor.La périphérie du disque 6 comporte une série de trous et se déplace entre deux parties 9 et 10 d'un dispositif émetteur/récepteur Electro-optique 11, les deux parties 9 et 10 contenant un émetteur optique et un récepteur optique respectivement, d'où il résulte que, alors que les trous du disque 6 se déplacent pour venir en correspondance et hors de correspondance avec le trajet lumineux entre l'émetteur et le récepteur, des signaux électriques indicateurs de la position du disque, et par conséquent du rotor, se trouvent produits. Les faces de chaque partie de rotor 2 et 3 sont réfléchissantes. Aux côtés respectifs du rotor, à une certaine distance de celui-ci, se trouvent deux miroirs collecteurs incurvés lla et, au-dessus du rotor, un miroir nervure 12, c'est-à-dire un élément prismatique triangulaire dont les deux surfaces 12a et 12b sont réfléchissantes.Le dispositif de balayage est monté dans un avion (non représenté) de façon que l'axe 8 soit généralement parallèle au sens de vol et que le rayonnement optique provenant du sol situé audes sous de 1 'avion soit reçu par le rotor. Ce rayonnement est réfléchi par les parties de rotor 2 et 3 et, via les miroirs 11 et 12, entre dans un détecteur 13 qui comporte un ou plusieurs éléments sensibles au rayonnement et un système de lentille de focalisation (non représenté). Le détecteur produit des signaux électriques représentatifs du rayonnement qu'il reçoit. Le miroir 12 est supporté par une plaque de montage 14 qui supporte également un moteur électrique 15 et un dispositif émetteur/récepteur opto-électrique 16 semblable au dispositif 11. L'arbre de sortie du moteur 15 s'étend en un endroit contigu à une extrémité du miroir 12, c'est à-dire qu'il est déplacé par rapport à l'axe optique du détecteur optique 13.A l'arbre est fixé un ensemble 17 constitué d'un filtre/disque de codeur, de sorte que le disque est mis en rotation par le moteur et que lors de cette rotation, la périphérie extérieure du disque, comportant une série de trous, se déplace entre la paire émetteur/récepteur du dispositif 16 alors qu'une partie plus proche du centre du disque est située entre le miroir 12 et l'entrée du détecteur de rayonnement 13 A l'intérieur de cette partie du disque 17, il y a quatre ouvertures à égale distance les unes des autres autour du centre du disque et contenant des filtres optiques respectifs qui sont transparents aux passe-bandes des rayonnements respectifs différents. Leravonnenent qui entre dans le détecteur 13 arrive à l'avion suivant un angle d'ouverture sous-tendu particulier, angle qui est fonction de la conception particulière du dispositif de balayage et dont l'axe se déplace pendant la rotation du rotor 1. Ainsi, à tout instant, le dispositif de balayage "regarde" une certaine surface relativement petite ou tache du sol, tache qui se déplace qénéralement transversalement en partant d'une certaine position jusqu'd un côté de l'avion, puis directement à travers le dessous de l'avion, pour sortir vers l'autre coté. Pendant que le rotor de balayage 1 continue à tourner, ce mouvement transversal de la zone observée se répète ,donnant, globalement, un balayage transversal par ligne, les lignes de balayage avançant successivement le long du sol avec le déplacement propre de l'avion. Pour un dispositif de balayage et une vitesse de rotation du rotor de balayage donnés, les dimensions de la tache observée et par conséquent la largeur de chaque ligne de balayage sont fonction de la hauteur de l'avion, alors que la distance entre deux lignes contiguës dépend de la vitesse de l'avion. Ainsi, il existe une valeur particulière du rapport entre la vitesse de l'avion et sa hauteur (V/H) qui, au moins directement au-dessous de l'avion, rend les lignes de balayage contiguës l'une à l'autre, c'est-à-dire avec aucun chevauche- ment important et sans interstice entre lignes concernant une zone non étudiée. Pour l'équipement représenté, l'avion vole de façon à donner un rapport V/H égal à un quart de la valeur particulière citée ci-dessus, c'est-à-dire un rapport tel que chaque ligne de balayage est contiguë à la quatrième ligne suivante. Les positions relatives du disque 17 et du rotor 1, et leurs vitesses relatives, sont maintenues de façon que chaque ligne de balayage soit exécutée alors qu'un élément filtrant est situé entre le miroir 12 et le dispositif détecteur 13. Des lignes successives de balayage sont ainsi exécu- tées alors que des éléments successifs respectifs des quatre éléments filtrants sont interposés entre le miroir 12 et le détecteur 13 et chaque ligne et la quatrième ligne successive, qui comme indiqué ci-dessus sont contiguës l'une à l'autre, sont exécutées alors qu'il y a interposition du même élément filtrant. Le signal électrique produit par le détecteur 13 comprend ainsi une combinaison de quatre signaux d'image,ceux- ci étant représentatiD de largeurs de bandes de rayonnement respectives différentes provenant de la même scène du sol. Des parties du signal correspondant aux lignes successives des différentes images peuvent être discriminées l'une par rapport à l'autre et appliquées à, par exemple, un équipement moniteur de t.v. pour afficher les quatre images à volonté par exemple, les images peuvent être affichées sélectivement (ou simultanément si l'on dispose de plusieurs moniteurs) ou peuvent être, le cas échéant, combinées.Le signal, sous forme combinée ou discriminée, pourrait etre également enre gistré par un enregistreur à bande vidéo, par exemple, ou (en utilisant un dispositif approprié de conversion) sur film pour discrimination, contrdle etZon analyse ultérieures.De plus, le contrôle et/ou l'enregistrement peuvent être effectués à bord de l'avion ou bien le signal peut être simplement transmis à un équipement au sol approprié. Le disque codeur/filtre 17 et le disque de codeur 6 sont utilisés pour fournir des signaux de synchronisation pour utilisation dans 1 t appareil de traitement des signaux vidéo (non représenté) qui est utilisé pour le contrôle et/ou l'enregistrement du signal provenant du détecteur 13, afin de fournir des signaux permettant de synchroniser les vitesses du moteur d'entraînement du rotor de balayage et du moteur 15, et pour fournir des signaux permettant de signaler celles des images des quatre largeurs de bande différentes auxquelles appartiennent les lignes successives signal provenant du détecteur 13. Ainsi, comme représenté en figure 3, la série des impulsions de signal indicatrices des positions du rotor de balayage provenant du dispositif 11 est appliquée à un ensemble à boucle verrouillée en phase 30 qui produit un train de sortie des impulsions de synchronisation de ligne c ' est-à-dire avec une fréquence de répétition égale à quatre fois la vitesse de rotation du rotor 1 du dispositif de ba layage.Comme représenté, de manière à compenser des impreci sions éventuelles de fabrication lors de l'assemblage comprenant le rotor du dispositif de balayage, en particulier toute excentricité du rotor, une pluralité de dispositifs électro-optiques de codage, chacun identique au dispositif 11, peut être agencée en des emplacements espacés autour du disque 17 pour donner des trains respectifs d'impulsions alors que les trous de codage du disque se déplacent pour venir en correspondance ou non avec les dispositifs respec tifs.Dans ce cas, l'ensemble 30 peut fonctionner pour produire un train d'impulsions de synchronisation de sortie sur la base d'une combinaison des trains d'entrée provenant des dispositilsll. Le train d'impulsionsde synchronisation provenant de l'ensemble 30 est appliqué à un diviseur de fréquence approprié 31 de manière à produire un train d'impulsions de synchronisation de trame F à une borne de sortie L pour application à l'entrée de signal de synchronisation de ligne d'un mélangeur vidéo/sync (non représenté) et à une entrée d'un ensemble comparateur de phases 32, dont l'autre entrée est alimentée avec un train d'impulsions formé par un ensemble séparateur d'impulsions de synchronisation 33 et indica- taur de la vitesse et de la position du disque 17. La sortie du comparateur 32 est appliquée, via un circuit de filtrage/ différenciation 34, à un amplificateur de commande 35 contrôlant la vitesse du moteur 15. Comme, dans le cas illustré, le rotor de balayage comporte quatre faces donnant quatre lignes de balayage pour chaque tour et comme le disque 17 comporte quatre éléments de filtrage, la vitesse du disque 17 est rendue identique à celle du rotor de balayage. Par ailleurs, pour identifier les lignes successives de balayage, c'est-à-dire associer chaque ligne à un élément filtrant correspondant, les trous pratiqués dans la périphérie du disque 17 comprennent un seul trou 40 à une première position, une paire de trous 41 étroitement espaces de chaque côté d'une position à 900 de la première, un groupe de trois trous 41 étroitement espacés, diamétralement opposés au trou 40 et un groupe de quatre trous 43 diamétralement opposés à la paire 41.Le dispositif 16 forme ainsi un seul signal d'impulsion pour identifier la première ligne de balayage de chaque séquence de quatre lignes, deux impulsions pour identifier la seconde, trois pour identifier la troisième et un groupe de quatre impulsions pour identifier la quatrième ligne. Ces impulsions sont appliquées à l'ensemble séparateur 33 qui les utilise pour former le signal appliqué à l'ensemble comparateur de phase 32 et également les sort à la sortie I sous une forme appropriée pour permettre leur utilisation par l'appareil de traitement de signaux vidéo cité ci-dessus. Comme on le remarquera, le disque 17 pourrait comprendre un nombre de disques filtrants différent de quatre et le rotor 1 pourrait avoir un nombre de faces réfléchissantes autre que quatre - il serait triangulaire ou hexagonal par exemple. Le nombre de largeurs de bande. de rayonnement optique à couvrir n'a pas besoin d'être le même que le nombre d'éléments filtrants, par exemple le disque 17 pourrait avoir deux éléments filtrants diamétralement opposés transparents vis-à-vis de la même bande, et deux éléments entremêlés pour une seconde bande - l'avion pourrait alors voler avec un rapport V/H tel que chaque ligne de balayage est contiguë à la suivante mais à une seule. La vitesse relative de rotation du rotor de balayage 1 et du disque 17 est naturellement déterminée en fonction de l'agencement particulier choisi, par exemple du nombre de faces du rotor et du nombre-d'éléments filtrants. Naturellement, les vitesses ne sont pas nécessairement les mêmes. Comme avec le disque 6f il peut être souhaitable de prévoir plusieurs dispositifs émetteur/récepteur optiques, chacun identique au dispositif 16, autour de la périphérie du disque 17. Pour faciliter, par exemple le rétablissement en courant continu dans le dispositif de traitement de signal vidéo, il peut être souhaitable de prévoir des parties de niveaux du signal de référence dans chaque ligne du signal provenant du détecteur 13 - cela peut se faire en disposant un élément ou ailette régulé en température de façon que le rayonnement en provenant entre dans le détecteur pendant une courte durée lors de chaque ligne de balayage. Cette fonction pourrait être exécutée par une partie du disque 17. I1 n'est pas essentiel que le rotor de balayage 1 et le disque filtrant 17 soient entraînés par des moteurs séparés avec une synchronisation électronique de vitse entre eux. Au contraire, le disque 17 pourrait être entraîné par le moteur d'entraînement de rotor, par exemple via une courroie crantée, un engrenage ou une commande par chaîne. I1 n'est naturellement pas indispensable que les références faites ici aux valeurs du rapport V/H auquel vole l'avion comportant le dispositif de balayage par ligne soient respectées - il est permis que les lignes de balayage se chevauchent sur le sol ou présentent entre elles des interstices. De plus, comme on le remarquera, l'équipement du dispositif de balayage par ligne pourra généralement être commandé de manière à fonctionner avec les paramètres désiréspar exemple, la vitesse du rotor de balayage peut être choisie et cela peut permettre l'utilisation d'une plage du rapport V/H. De plus, on préfère que le dispositif de balayage soit construit de manière à permettre un remplacement relativement rapide et facile sur place du disque 17 du filtre. Cela permettra également à un disque ayant une seule configuration d'être remplacé rapidement par un disque comportant,disons, par exemple, un nombre différent de filtres. I1 est clair que l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation préférés décrits ci-dessus à titre d'exemples, et que l'homme de l'art peut y apporter des modifications sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Equipement d'étude de terrain, comprenant un détecteur de rayonnement optique et un moyen de balayage pour amener le détecteur à produire un signal vidéo représentatif d'une série de balayages par ligne sur une scène du sol, et comportant d'autre part un moyen de support d'une pluralité d'eléments filtrants laissant passer des bandes de longueur d'onde de rayonnement optique différentes respectives et un moyen d'entraînement pour amener les éléments filtrants à se déplacer en séquence dans le trajet du rayonnement reçu par le detecteur. 2. Equipement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de support de filtre est supporté en rotation autour d'un axe et les éléments filtrants sont supportés par le moyen de support espacés. autour de l'axe, le moyen d'entraînement comprenant un moteur d'entraînement accouplé au moyen de support de filtre pour le faire tourner. 3. Equipement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de codeur de position couplé au moyen de support de filtre et pouvant fonctionner pour rendre disponible un signal électrique indicateur des positions des éléments filtrants par rapport au trajet de rayonnement. 4. Equipement selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de dispositif de balayage comprend un mécanisme de balayage opto-mécanique, comportant un rotor de balayage réfléchissant rotatif. 5. Equipement selon la revendication 4j caractérisé en ce que le rotor de balayage et les éléments filtrants sont accouplés à des moteurs électriques d'entraînement respectifs de manière à être déplacés par eux, et en ce queç quipement comporte un moyen de commande de vitesse connecté de manière à recevoir des signaux indicateurs des vitesses des moteurs respectifs et pouvant fonctionner pour commander la vitesse de l'un des moteurs afin de le maintenir en synchronisme avec l'autre moteur.