Brevet FR2580865A1 — publié le 19861024

APPAREIL D'IMAGERIE THERMIQUE AFOCAL L'invention concerne un appareil d'imagerie thermique afocal, pour adaptation à un appareil optique tel qu'un viseur, comportant : une partie prise d'image opérant dans l'infrarouge pour produire des signaux d'image électriques, cette partie présentant une optique d'entrée et un dispositif de détection; une partie restitution d'image liée à la partie réception d'image et destinée à engendrer une image dans le domaine du visible à partir des signaux d'image électriques; et une optique de sortie, la partie prise d'image et la partie restitution d'image ayant l'une par rapport à l'autre un rapport d'images de 1:1, et ayant leurs axes optiques mutuellement parallèles. La demande de brevet français No 2 253 903 décrit un appareil d'imagerie thermique afocal dans lequel la partie restitution d'image présente un tube cathodique, et dans lequel une harmonisation des axes de la partie réception d'image et de la partie restitution d'image est effectuée par le fait qu'un repère de la partie prise d'image apparaît sur l'écran, sous forme d'image, et peut, par déplacement électrique de l'image dans le tube cathodique, peut être superposé à un repère appliqué sur l'écran. Le fonctionnement de tubes cathodiques exige une dépense électrique relativement importante, de sorte que, pour la restitution d'image, d'autres composants seront préférés dans l'avenir. Au premier rang des composants envisageables, il y a les afficheurs matriciels qui, avec la miniaturisation croissante des éléments d'image individuels (pixels), ont atteint une résolution suffisante pour de nombreuses applications. Le but de la présente invention est de créer à un appareil d'imagerie thermique afocal, du genre considéré plus haut, dans lequel l'harmonisation des axes sera réalisable sans problème, même en utilisant un afficheur matriciel dans la partie-restitution d'image. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que a) le dispositif de détection de la partie prise d'image présente un détecteur constitué d'au moins un élément détecteur; b) la partie restitution d'image présente un afficheur constitué d'éléments d'image organisés en matrice; c) à chaque élément détecteur correspond, selon une correspondance univoque, au moins un élément d'image; et d) la correspondance réalisée à chaque fois entre un élément détecteur et un élément d'image peut être décalée par pas définis, dans la direction des lignes et/ou des colonnes de la matrice, de façon telle que les axes optiques des parties prise d'image et restitution d'image soient parallèles. Si le dispositif de détection et l'afficheur sont agencés en position fixe à l'intérieur d'un boîtier, il existe alors, entre les éléments détecteurs et les points d'image de l'afficheur, du fait de la liaison électronique numérique, une correspondance univoque permanente qui, contrairement à ce qui se produit avec des tubes cathodiques, est insensible aux effets des fluctuations de tension et analogues. Il suffit donc, pour harmoniser les axes des parties prise d'image et restitution d'image, de repérer et viser, avec le viseur, un point donné du paysage ou d'une cible particulière, puis, après avoir adapté l'appareil d'imagerie thermique, de déplacer pas à pas l'image sur la partie restitution d'image, jusqu'à ce que le même point apparaisse de nouveau sur l'axe optique du viseur. Si le rapport d'images est de 1:1, les axes optiques des parties prise et restitution d'image sont alors parallèles. Il est alors possible de renoncer à des repères aménagés dans les parties prise ou restitution d'image. Parmi les diverses formes de réalisation possibles, l'invention prévoit notamment que - le dispositif de détection présente une matrice de détecteurs, laquelle capte l'ensemble de l'image, et à chaque élément détecteur correspond, par l'intermédiaire d'une mémoire de points d'image, un élément d'image de la partie restitution d'image, et la correspondance avec les points d'image de la partie restitution d'image peut être modifiée par déplacement des points d'image dans la mémoire de points d'image; ou - la partie prise d'image présente un dispositif de balayage transmettant l'image par lignes successives, par l'intermédiaire d'un dispositif de détection constitué d'un ou plusieurs éléments détecteurs, et l'image ainsi engendrée sur le dispositif de détection est mémorisée dans une mémoire de points d'image, et la correspondance avec les éléments d'image de la partie restitution d'image est modifiable par déplacement des points d'image dans la mémoire de points d'image. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus complètement dans la description présentée dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé dont les figures représentent schématiquement - la figure 1, un appareil afocal d'imagerie thermique, avec une matrice de détecteurs captant l'ensemble de l'image; et - la figure 24 un appareil afocal d'imagerie thermique, avec un dispositif de balayage transmettant l'image par l'intermédiaire d'un dispositif de détection. Devant l'ouverture de sortie d'un viseur 1 comportant un miroir de pointage 2 est agencé un appareil d'imagerie thermique 3 qui peut être déplacé angulairement avec le viseur ou avec avec le miroir de pointage, de manière que l'axe optique 4 du viseur 1 soit constamment parallèle à l'axe 5 de l'appareil d'imagerie thermique. L'appareil d'imagerie thermique 3 est constitué d'une partie prise d'image 3.1 et d'une partie restitution d'image 3.2. La partie prise d'image 3.1 selon la figure 1 présente, pour l'essentiel, une optique infrarouge, 6, 8, ainsi qu'une matrice de détecteurs 10. Les charges produites par les éléments détecteurs individuels de la matrice 10 sont enregistrées dans un élément à transfert de charge ou CCD (Charge Coupled-Device) réalisé sous forme de mémoire de points d'image 7.Le processus d'enregistrement est commandé par horloge, sous l'effet d'un générateur de signaux d'horloge 16, commandé par une unité de synchronisation électronique 17 ainsi que par une horloge 18 actionnable manuellement. La lecture de la mémoire de ligne à CCD s'effectue également sous la dépendance d'un générateur de signaux d'horloge 19 qui est commandée par l'unité de synchronisation 17 ainsi que par une autre horloge actionnable manuellement, 20. La restitution d'image s'effectue sur un afficheur à diodes électroluminescentes 11, dont la surface d'image est projetée, par une optique de sortie 13 et via un miroir partiellement transparent 14, dans le trajet optique du viseur 1. Les moyens optiques 6, 8 et 13 sont mutuellement harmonisés de façon que, compte tenu des dimensions du détecteur 10 et de l'afficheur 11, il s'établisse un rapport d'images de 1:1. L'axe optique 15 de la partie restitution d'image est défini par celui des éléments d'image de l'afficheur à diodes qui est situé sur l'axe optique 4 du viseur 1. Pour que les axes optiques 5 et 15 soient parallèles, il faut que cet élément d'image soit mis en correspondance exacte avec un élément détecteur, de façon qu'un repère 12 visé avec le viseur 1 en l'absence d'appareil d'imagerie thermique réapparaisse exactement au même endroit lorsque cet appareil d'imagerie thermique est en place. Cette mise en correspondance, donc aussi l'harmonisation des axes de l'appareil de prise d'image et de l'appareil de restitution d'image, s'effectue dans les directions des X et des Y en recourant aux générateurs de signaux d'horloge actionnables manuellement, 18 et 20. Le générateur de signaux d'horloge 18 a pour effet de décaler dans le temps la mémorisation d'une ligne d'image dans le registre à décalage de la mémoire de points d'image 7, ce qui correspond à un déplacement d'une ligne d'image dans la direction des X, vers la gauche ou vers la droite. Le générateur de signaux d'horloge actionnable manuellement 20 a pour effet de décaler dans le temps la lecture en mémoire d'une ligne complète de l'image, ce qui se traduit par un déplacement dans la direction des Y, vers le haut ou vers le bas. De cette manière, l'image 12' du repère 12 peut être amenée sur l'élément d'image 12" définissant l'axe optique 15, de sorte que, si les appareils de prise et de restitution d'image ont l'un par rapport à l'autre un rapport d'images de 1:1, l'harmonisation de leurs axes est alors réalisée. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 2, ce n'est pas une matrice de détecteurs à grande surface qui est utilisée, mais un seul élément, ou bien une ligne de détection 10' constituée de quelques éléments, explorent de façon séquentielle un champ d'image au moyen d'un dispositif de balayage 9 (scanneur). Ce dispositif de balayage 9 présente, pour l'essentiel, deux unités 9.1 et 9.2 commandées électriquement, opérant dans deux directions de balayage orthogonales. Le rayonnement arrivant par les moyens optiques 6 et 8 rencontre d'abord un miroir de déviation en hauteur appartenant à l'unité 9.1 et accomplissant à une fréquence prédéterminée un mouvement de pivotement vertical au moyen d'un entraînement commandé par une régulation 21.De l'unité 9.1 provoquant la déviation en hauteur, le rayonnement parvient ensuite au dispositif de balayage horizontal 9.2 qui., pour l'essentiel, comporte un polygone réfléchissant explorant une ligne horizontale de l'image, avec une grande -vitesse de rotation. Ce polygone réfléchissant possède également un entraînement électrique et est commandé par un système de régulation de vitesse de rotation, 22. Sur l'axe du polygonae réfléchissant est monté un capteur d'angle 9.3 dont les signaux sont transmis à une unité de synchronisation électronique 17. Le rayonnement ainsi dévié parvient alors au détecteur d'infrarouge 10' dont les signaux de sortie sont mémorisés dans un élément à transfert de charge ou CCD appartenant à une mémoire de points d'image, 7. Le processus de mise en mémoire est commandé par horloge, grâce à un générateur de signaux d'horloge 23 commandé par l'unité de synchronisation électrique 17 ainsi que par un générateur de signaux d'horloge 24 actionnable maauellement. La lecture de la mémoire de ligne à CCD effectue également sous synchronisation donnée par l'unité de synchronisation 17. Les signaux lus sont alors transmis à un afficheur à diodes électroluminescentes 11, analogue à celui utilisé dans l'exemple représenté sur la figure 1. L'harmonisation des axes des parties prise et restitution d'image s'effectue, tout comme dans le premier exemple de réalisation, au moyen d'un repère externe 12 dont l'image 12' est, là encore, déplacée sur l'afficheur à diodes électroluminescentes jusqu'à ce qu'elle se trouve exactement sur l'axe optique 4 du viseur 1 (12"). Le déplacement dans la direction des lignes (direction des X) s'effectue alors de façon analogue à celle décrite pour l'exemple illustré par la figure 1, à savoir par le fait que la mémorisation d'une ligne d'image dans le registre à décalage de la mémoire de points d'image, 7 est décalée dans le temps, au moyen de l'horloge 24, ce qui correspond à un déplacement d'une ligne d'image vers la gauche ou vers la droite. Le déplacement suivant la verticale s'effectue en ajoutant ou, selon le cas, en enlevant au signal alternatif de positionnement que la régulation 21 délivre pour le miroir de déviation verticale de l'unité 9.1, un signal à tension continue provenant du générateur actionnable manuellement 25. Cela a pour effet de modifier la position moyenne du miroir de déviation verticale et par conséquent de déplacer en hauteur l'axe optique. Le déplacement s'effectue avantageusement par échelons définis correspondant exactement à la distance d'une ligne à une autre. REVENDICATIONS 1. Appareil d'imagerie thermique afocal, pour adaptation à un appareil optique tel qu'un viseur, comportant : une partie prise d'image opérant dans l'infrarouge pour produire des signaux d'image électriques, cette partie présentant une optique d'entrée et un dispositif de détection; une partie restitution d'image liée à la partie réception d'image et destinée à engendrer une image dans le domaine du visible à partir des signaux d'image électriques; et une optique de sortie, la partie prise d'image et la partie restitution d'image ayant l'une par rapport à l'autre un rapport dtimages de 1:1, et ayant leurs axes optiques mutuellement parallèles, caractérisé en ce que a) le dispositif de détection (10,10') de la partie prise d'image (3.1) présente un détecteur constitué d'au moins un élément détecteur; b) la partie restitution d'image (3.2) présente un afficheur (11) constitué d'éléments d'image organisés en matrice; c) à chaque élément détecteur correspond, selon une correspondance univoque, au moins un élément d'image; et d) la correspondance rélisée à chaque fois entre un élément détecteur et un élément d'image peut être décalée par pas définis, dans la direction des lignes et/ou des colonnes de la matrice, de façon telle que les axes optiques (5 et 15) des parties prise d'image (3.1) et restitution d'image (3.2) soient parallèles. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de détection (10) présente une matrice de détecteurs, laquelle capte l'ensemble de l'image, et en ce qulà chaque élément détecteur correspond, par l'intermédiaire d'une mémoire (7) de points d'image, un élément d'image de la partie restitution d'image (3.2), - et en ce que la correspondance avec les points d'image de la partie restitution d'image (3.2) peut être modifiée par déplacement des points d'image dans la mémoire de points d'image (7). 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie prise d'image (3.1) présente un dispositif de balayage (9) transmettant l'image par lignes successives, par l'intermédiaire d'un dispositif de détection (10') constitué d'un ou plusieurs éléments détecteurs, en ce que l'image ainsi engendrée sur ce dispositif de détection (10') est mémorisée dans une mémoire de points d'image (7), et en ce que la correspondance avec les éléments d'image de la partie restitution d'image (3.2) est modifiable par déplacement des points d'image dans la mémoire de points d'image (7).