Brevet FR2572609A1 — publié le 19860502

Caméra de thermographie t. Ld présente invention concerne une caméra de thermographie comprenant une optique, un miroir de balayage de trames, un miroir de balayage de lignes, un circuit de commande de trames, un circuit- de commande de lignes, relié l'un à un amplificateur de trame et l'autre a. un amplificateur de lignes. Une telle caméra est un appareil permettant de fournir une image ou carte de température de l'objet vu à travers la caméra ou encore d'effectuer des mesures de température. On connaît ja' une camera de re type brevet U.S J 978 281) mais qui conportc un capteur de rayonnement infrarouge constitué par un détecteur ponctuel refroidi, placé dans le chemin optique en aval dti système optique et des miroirs de balayage commandes suivant des mouvements oscillants point faire un balayage de trames et un balayage de lignes (assimilables au balayage d'une image de télévision). I1 existe également des catiras oans lesquelles les niroirs oscillants ci-des- sus sont remplacés par des primes rotatifs. Dans tous e cas, 13 fréquence de lignes et la fréquence de trames (ou d'image) sort des fréquences fixes. La présente invention a pour but de créer une caméra de thermographie Pour modifier la fréquence des lignes et de choisir pour chaque image un nombre de lignes, è l'aide de moyens simples permettant l'affichage de l'image soit sur un écran de tél év Si9l) n"9 et Bt blanc, soit sur un écran de télévision couleur, permettant l'étude point par point de l'image pour une analyse précise de l'information de température recherchée. A cet effet, l'invention concerne une caméra de thermographie du type ci-dessus, caractérisée en ce qu'elle comprend un générateur à quartz alimentant en signaux de synchronisation un générateur de dents de scie de lignes et par l'intermédiaire d'un diviseur de synchronisation un générateur de dents de scie de trames. Le générateur de dents de scie de lignes est un générateur réglable en fréquence par exemple par plot de façon à diviser la fréquence qu'il reçoit des quartz par un fa-cteur n, ou à n'importe quelle valeur si l'oscillateur est libéré. Ce dispositif peut fonctionner avec une fréquence de balayage élevée (par exemple 488 Hz) pour un quartz 1 MHz. Comme le balayage par le miroir correspondant se fait dans les deux directions c'est-à-dire à l'aller et au retour, on a une fréquence de balayage réelle de lignes de 976 Hz. Pour ce balayage, le signal de dents de scie de lignes est symétrique. En fait, lors de la fermeture d'image, le calculateur assure l'entrelacement fournissant les informations correspondant aux deux trames au sens d'une image de télévision habituelle. Dans la description suivante, l'expression "balayage de trames ou miroir de trames" se référera à une information constituée réellement du nombre delignes physiques choisies par l'opérateur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le calculateur fournit un signal de fréquence. En "local", la caméra possède ses propres commutations, c'est-à-dire lorsque la caméra est autonome et n'est pas commandée par un calculateur central d'une installation dont peut faire partie la caméra. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la caméra comprend un détecteur de position du miroir de trames, un détecteur de position du miroir de lignes, ces deux détecteurs étant reliés respectivement à un comparateur de trames et à un comparateur de lignes, le comparateur de trames recevant également le signal du générateur de dents descie et le comparateur de lignes recevant également I-e signal du générateur de dents de scie. Le détecteur de position du miroir de lignes et du miroir de trames permet aux deux comparateurs de commander de façon précise les mouvements de balayage. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la caméra comprend un élément thermosensible exposé à la température ambiante dont il prend la température, et qui fournit å la fois un signal de tem- pérature ambiante au calculateur et un signal infrarouge correspondant à la température ambiante au détecteur infrarouge lors du balayage de cet élément thermosensible par les miroirs. I1 est intéressant de compléter cette caractéristique par une autre caractéristique de l'invention suivant laquelle la caméra comprend un élément de référence mis à une température de référence par un moyen de chauffage de référence et fournissant à la fois un signal électrique au calculateur et un signal infrarouge de la température de référence au détecteur lors de son balayage par les miroirs. I1 est ainsi possible d'obtenir une information sur la température ambiante et d'assurer le repérage du signal sur une température de référence connue de façon précise. Comme dans les deux cas, on a une information qui est transmise directement au calculateur sous la forme d'un signal électrique fourni directement par l'élément thermosensible détectant la température ambiante et celui détectant la température de référence et que par ailleurs cet élément thermosensible émet un rayonnement infrarouge correspondant à sa température, il peut également être détecté par le système à miroirs de caméra. Pour cela, il est particulièrement intéressant de placer les deux éléments thermosensibles en bordure de l'image pour pouvoir faire apparaître leur température le cas échéant sur l'écran sur lequel on forme l'image. Un amplificateur échantillonneur bloqueur, synchronisé à la fois sur les extrémités de lignes correspondant à la référence chaude et sur les lignes du bas de trame correspondant à la référence froide, assure la stabilisation de la mesure en niveau et en grain. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la caméra comporte un moyen permettant de positionner le miroir de trame des diverses positions réglables commutables pour faire une analyse quasi simultanée de plusieur-s lignes. La présente invention sera décrite de façon plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans l'unique figure annexée qui est un schéma partiellement en bloc d'une caméra de thermographie selon l'invention. Selon la figure, la caméra de thermographie comporte une tête d'analyse destinée à être reliée à un circuit d'exploitation. La tête d'analyse 1 comporte une optique 2 dirigée sur le sujet à analyser. Cette tete est munie d'un système optique composé de lentilles, d'un diaphragme, d'un filtre infrarouge etc.. non représentés en détail. En aval de l'optique 2, sur le chemin optique du faisceau lumineux, se trouve un premier miroir mobile 3 qui renvoit le faisceau lumineux sur un second miroir mobile 4. Le premier miroir mobile 3 est par exemple le-miroir dit de trame, mobile autour d'un axe horizontal il est porté par un dispositif d'entrainement 5 de balayage de trame. Le second miroir mobile 4 est par exemple le miroir dit de ligne, mobile autour d'un axe vertical 1 il est porté par un dispositif d'entrainement 6 de balayage de ligne. Le dispositif d'entrainement 5 du miroir 3 commande le basculement de ce miroir 3 par exemple de haut en bas du sujet pendant que le miroir de balayage de ligne 4 commandé par le dispositif d'entraSnement 6 effectue un balayage ligne par ligne du sujet en le balayant à la fois à l'aller et au retour c'est-à-dire en balayant le sujet de gauche à droite (ou inversement) suivi immédiatement d'un balayage de droite à gauche. Ainsi comme déjà indiqué ci-dessus, lors d'un balayage complet du sujet par mouvements combinés du miroir de trame et du miroir de ligne, on obtient une seule suite de signaux correspondant à la formation d'une trame d'une image de télévision. De façon simple, les miroirs 3 et 4 sont solidaires des équipages de galvanomètres constituant les dispositifs 5, 6. Le dispositif d'entraînement 5 est commandé par un circuit de commande de trame 7 ; il est également relié à un détecteur de position 8 qui détecte la position instantanée du miroir 3 pour e n assurer une commande précise comme cela sera vu ultérieurement. De la même manière, le dispositif d'entrainement 6 du miroir 4 est commandé par un circuit de commande de ligne 9 ; il est relié à un détecteur de position 10 qui détecte la position instantanée du miroir 4 et permet son asservissement précis. En aval du second miroir 4, le faisceau lumineux traverse puis tombe sur un prisme ou miroir de renvoi 11. A la sortie du prisme de renvoi @@ le faisceau traverse un dispositif eptittle 12 de mise au point du faisceau qui focalise le faisceau ( yJrmé de rayons parallèles) sur un détecteur ponctuel 14 tel qu'une photodiode ou un phototransistor. Deux dispositifs optiques 13' et 13" solidaires du mouvement du dispositif 12 assurent la mise au point sur les références de température. Pour éviter les parasites de température, le détecteur ponctuel 14 est monté dans la paroi d'un dispositif isotherme tel qu'un vase Dewar 15 contenant un gaz liquéfié maintenant le détecteur ponctuel 14 à une température précise très basse. Le détecteur ponctuel 14 est relié par une ligne 16 à un amplificateur 16 qui fournit le signal d'analyse au circuit d'exploitation, par l'intérmédiaire d'un amplificateur 18 à grain 19 et niveau 20 réglables donnant le signal vidéo sur la sortie vidéo 21. La tête d'analyse comporte également des moyens de référence permettant de tarer et de régler la prise d'images en analyse infrarouge. Ainsi, la tête 1 comporte une première référence de température dite "référence froide" constituée par un élément thermosensible 22 bon conducteur de chaleur, non isolé thermiquement et qui est exposé à la température ambiante ; cet élément thermosensible doit suivre rapidement les variations de température ambiante et pour cela il est de préférence constitué par un thermoscouple ou autre composant électrique sensible à la température et fournissant un signal de sortie correspondant à sa température c'est-àdire la température ambiante. e La tête d'analyse 1 comporte également une seconde référence de température dite "référence chaude" constituée par un élément de référence de température 23 muni d'un moyen de chauffage 24 qui le maintient à une température de référence (par exemple une température de 600C) L'élément thermosensible 22 et l'élément de référence 23 sont placés en bordure du chemin optique du faisceau sortant du système optique 2 de façon que par un balayage approprié effectué par les miroirs 3 et 4, la tête d'analyse puisse analyser non seulement le sujet mais également l'élément thermosensible 22 donnant la température ambiante et l'élément de référencè 24 donnant des signaux infrarouges correspondants pour permettre le tarage et la correction du signal d'analyse du sujet. La correction de mise au point est réalisée par les deux optiques 13', 13" dont le mouvement de déplacement est associe au mouvement de l'optique 12. La tête d'analyse 1 comporte un amplificateur de trame 25 fournissant le signal de commande de etrame au dispositif de commande 5 de la têté d'analyse 1, un amplificateur de ligne 26 fournissant le signal de ecommande de lignes au dispositif de commande de la tette d'analytse 1. L'amplificateur de trame 25 est relié à un générateur de dents de scie 27par l'in-termédiaire d'un comparateur 28 qui reçoit le signal de position du détecteur de position de trame 8. L'amplificateur de ligne 26 est relié à un générateur en dents de scie 29 par un comparateur 30 recevant le signal de position du détecteur de position de ligne 30. Le générateur de dents de scie de ligne 29 reçoit un signal de synchronisation d'un oscillateur à quartz 31 e; d'un diviseur 32 décrit plus en-détail ci-après. Le signal du générateur Z9 est envoyé au comparateur 30 qui le compare au signal de position de ligne pour commander l'amplificateur de lignes 26. Le générateur de dents de scie de lignes 29 est également relié à un diviseur de synchronisation 33 qui divise ce signal reçu pour fournir un signal divisé au générateur de dents de scie 27 de trame. L'amplificateur de lignes 26 comporte une sortie de synchronisation de ligne 34 et l'amplificateur de trame une sortie de synchronisation de trame 35. Enfin, le générateur de dents de scie de trame est relié à un circuit de commande de position 36 qui met hors service le générateur de dents de scie 27 pour substituer à un signal, un signal ou plusieurs signaux de tension continus, de niveaux différents, réglables, et dont la commutation d'un niveau à un autre est commandée à partir du diviseur de synchronisation 33 ou de générateur de dents de scie de ligne 29. Le circuit 36 permet de mettre le- miroir 3 de trame dans des positions fixes pour une analyse de l'objet suivant plusieurs lIgnes. Le générateur 27 transmet ce signal au comparateur 28 qui commande l'amplificateur de trame 25. Dans la caméra de thermographie décrite ci-dessus, le circuit de commande de lignes fournir un signal en dents de scie symétrique permettant comme cela a déja été mentionné, une analyse en aller et en retour. Ce balayage est linéaire grâce au signal en dents de scie qui est symétrique. Par contre, le signal de commande de trame fourni par le circuit de commande de trames 7 est un signal asymétrique. Dans les deux commandes ci-dessus (lignes et trames) les détecteurs de position 8, 10 et les comparateurs correspondants 28, 30 permettent une commande précise des miroirs 3, 4. Le montage décrit ci-dessus offre une grande souplesse dans le choix du standard de l'image puisque la fréquence des lignes est variable et que le nombre de lignes est choisi par des valeurs binaires (128, 256, 512) selon le type d'application. De plus, dans les deux sens, on règle facilement l'amplitude de balayage puisque le champ de visée ou d'analyse est déterminé par l'angle de basculement des deux miroirs 3, 4. Cela permet d'adapter le champ de visée à l'application particulière sans nécessiter aucun changement d'optique Enfin il est à remarquer que si le miroir de trames est arreté dans une certaine position ou s'il effectue un mouvement rapide de va-et-vient, la caméra effectue une analyse linéaire. Une telle application dite de scanner est complémentaire de celle de la caméra notamment dans une version aéroportée de l'appareil De plus, suivant une application particulièrement intéressante, les commandes indépendantes sur les deux miroirs (simplement synchronisés en fréquence) permettent de transformer directement la camera en analyseur linéaire. Si on arrête le générateur de dents de scie 27 pour remplacer cette commande par une tension continue, le miroir 3 prendra une positon stable réglable assurant l'analyse ligne dans un endroit précis de l'image précédente. Si maintenant, le miroir trame 3 est synchronisé au miroir de ligne 4 avec un facteur 4 ou 8 par le circuit 36, un signal en créneau, réglable en amplitude et niveua moyen permettra une analyse selon deux lignes. Les lignes paires seront clasées dans un plan mémoire A du calculateur et les lignes impaires dans un plan mémoire B. L'un et l'autre sont alors -indépendants et peuvent être visualisés alternativement ou simultanément. Enfin, le générateur de dents de scie 29 est relié à un échantillonneur bloqueur 37 relié à l'entrée de l'amplificateur 18. REVENDICATIONS 10) Caméra de thermographie comprenant une optique (2), un miroir de balayage de trame (5), un miroir de balayage de ligne (6), un circuit de commande de trames (7), un circuit de commande de ligne (9), relié l'un à un amplificateur de trame (25) et l'autre à un amplificateur de ligne (26), caméra caractérisée en ce qu'elle comprend un générateur à quartz (31, 32) alimentant en signaux de synchronisation un générateur de dents de scie de ligne (29) et par l'intermédiaire d'un diviseur de synchronisation (33), un générateur de dents de scie de trame (27). 20) Caméra de thermographie selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un détecteur de position (8) du miroir de trame (3), un détecteur de positon (10) du miroir de ligne (4), ces deux détecteurs étant reliés respectivement à ~un comparateur de trame (28) et à un comparateur de ligne (03), le comparateur de trame (28) recevant également le signal du générateur de dents de scie (29) et le comparateur de ligne (30) recevant également le signal du générateur de dents de scie (29). 30) Caméra de thermographie selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un élément thermosensible (22) exposé à la température ambiante dont il prend la température, et qui fournit un signal infrarouge correspondant à la température ambiante au détecteur infrarouge (14) lors du balayage de cet élément thermosensible par les miroirs (3, 4). 40) Caméra de thermog-raphie selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comprend un élément de référence (23) mis à une température de référence par un moyen de chauffage de référence (24) et fournissant à la fois un signal électrique au calculaeur et un signal infrarouge de la température de référence au détecteur (14) lors de son balayage par les miroirs (3, 4). 50) Caméra selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprote un moyen permettant de positionner le miroir de trame (3) dans diverses positions réglables commutables pour faire une analyse quai simultanée de plusieurs lignes.