Brevet FR2575889A1 — publié le 19860711

n Microcamére de télévision La présente invention concerne une microcaméra de télévision comprenant un objectif, des moyens de lecture, des moyens supports des moyens de lecture, des moyens électromagnétiques pour entraîner les moyens supporte en vibration et ainsi les moyens de lecture en balayage, des moyens de mémoire d'images, des moyens d'enregistrement d'images dans les moyens de mémoire, des moyens de commande des moyens d'entratnement en balayage et des dits moyens d'enregistrement d'images, et des moyens de visualisation. Les applications d'une microcaméra de télévision se situent aujourd'hui principalement dans le domaine de l'endoscopie aussi bien médicale qu'industrielle. Les moyens de lecture comprennent généralement une fibre optique. Les moyens supports comprennent deux verges planes encastrées, suivant deux plans orthogonaux, dans une noix commune, la fibre de lecture reposant sur les verges et étant collée sur la verge d'extrémité dite de balayage. Cette dernière verge est en matériau magnétique, tout comme l'autre verge ou la noix commune. Les moyens électromagnétiques d'entratnement en balayage de la verge d'extrémité comprennent un ou deux aimants permanents, dont au moins celui servant de monture a' l'objectif, et une bobine d'induction à l'intérieur de laquelle s'étend au moins la verge de balayage pour créer un champ magnétique de balayage. Les moyens de mémoire d'images comprennent soit des tubes cathodiques à luminophore rémanent, soit des matrices à semiconducteurs à accès aléatoire et rapide. Les moyens d'enregistrement d'images dans les mémoires comprennent soit les wehnelts des tubes cathodiques soit, et notamment, un multiplexeur en amont des matrices. Quant aux moyens de commande des moyens d'enregistrement et d'entraînement en balayage, ils comprennent un unique générateur d'impulsions stabilisées en fréquence. Enfin, les moyens de visualisation comprenant un moniteur. On connaît déjà une microcaméra du type mentionné ci-dessus, notamment par ltarticle "Une microcaméra de télévision en couleur de 2,5 mm de diamètre", de J.R. Perilhou, paru dans la revue L'onde électrique, 1978, volume 58, n0 4, pages 319-323. Le courant d'excitation de la bobine ainsi que le courant d'alimentation des wehnelts des tubes cathodiques ou de commande du multiplexeur et des matrices proviennent donc du meme générateur.Or,au voisinagedela fréquence de résonnance de la verge de balayage, son mouvement vibratoire peut être notablement déphasé par rapport au courant d'excitation de la bobine, pour une raison qui sera abordée ci-dessous. Dans ce cas, le balayage mécanique étant déphasé par rapport au courant du générateur, qu'on peut appeler le moyen menant, la fibre de lecture constituant un premier moyen mené, et le balayage électronique des tubes cathodiques ou la commande du multiplexeur, constituant ce qu'on peut appeler un second moyen mené, restant pratiquement en phase avec le courant du générateur, soit le moyen menant, les deux moyens menés ne sont plus en phase. Ceci est naturellement très préjudiciable car il en résulte un découpage de l'image. La présente invention vise à pallier cet inconvénient. La figure 1 montre la courbe représentative des variations de l'amplitude A des vibrations de la verge de balayage en fonction de la fréquence f de ces vibrations. C'est une courbe en chapeau de gendarme. La figure 2 montre la courbe représentative des varia tions du déphasage d q entre les vibrations de la verge de balayage et le courant d'excitation de la bobine de la caméra en fonction de la température ou, en premiers approximation ici admise, de la fréquence f des vibrations de la verge de balayage. L'amplitude - A est bien entendu maximale à la fréquence de résonance fr, mais c'est également autour de cette fréquence de résonance fr que le déphasage dut varie le plus rapidement. Même si on n'adopte pas comme fréquence d'excitation cette fréquence de résonance, ce à quoi on serait incité au plan de la stabilité du déphasage, il n'est guère possible de trop s'en éloigner, car sinon, pour que l'amplitude des vibrations soit suffisante, le courant d'excitation de la bobine devrait filtre excessif, ce qui serait trop onéreux. A titre d'exemple, et pour une fréquence de résonance de 1002 Hz, on peut adopter une fréquence de vibrations de 1000 Hz, donc une fréquence du courant de bobiné de 1000 Hz. Quoiqu'il en soit, les deux moyens menés ne restent pas en phase et la présente invention vise a éliminer cet inconvénient. A cet effet, la présente invention concerne une microcaméra du type mentionné ci-dessus, caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens pour déterminer la phase du balayage des moyens de lecture, et des moyens pour synchroniser sur les moyens de lecture les moyens d'enregistrement d'images dans les moyens de mémoire. Grâce à l'invention, l'enregistrement des images, c'està-dire le balayage électronique des moyens de mémoire, est -asservi au balayage mécanique des moyens de lecture et l'image. reçue n'est plus coupée. Dans la forme de réalisation préférée de la microcaméra de l'invention, lesdits moyens de détermination de phase comprennent des moyens de détermination des instants d'extrémité d'excursions des moyens de lecture. Avantageusement ces moyens de détermination des instants d'extrémité d'excursions des moyens de lecture comprennent un secteur réfléchissant fixé sur la monture de l'objectif, proche de son plan image, une source de lumière dans l'infrarouge proche, et une fibre d'éclairement. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de la forme de réalisation préférée de la microcaméra de l'invention, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente le courbe des variations de l'am plitude A des vibrations de la verge de ba layage en fonction de la fréquence de vibra tion f - la figure 2 représente la courbe des variations du dé phasage d# ç entre les vibrations de la verge de balayage et le courant d'excitation de la bobine de la caméra en fonction de la fréquence de vibration f - la figure 3 représente un bloc-diagramme de la micro caméra de l'invention - la figure 4 représente une vue en perspective de la par -tie optomécanique de la caméra ; ; - la figure 5 représentent les courbes des signaux émis dans le dispositif de mise en forme des im pulsions de synchronisation, et - la figure 6 représente un bloc-diagramme du dispositif de mise en forme des impulsions de synchro nisation. La microcaméra de télévision, en ltespèce de télévision couleur, qui va maintenant entre décrite comporte une partie optomécanique (figure 4) et une partie électronique (figure 3). La partie optomécanique comporte deux verges planes 1, 2 encastrées dans une noix commune 3, la verge 1, la plus courte, étant également encastrée dans une noix 4 qui lui est propre (figure 3). Les verges 1, 2, dans leurs positions d'encastrement respectives, et dans le prolongement l'une de l'autre, sont orthogonales. Ces éléments forment un support pour une fibre optique de lecture 5. Passée à travers les noix 4 et 3, elle est portée par les verges 1, 2 et est fixée, ici par collage, à l'extrémité libre de la verge 2 dite de balayage, pour dépasser légèrement l'extrémité libre 7 de la verge -2. La fibre 5 est destinée à transmettre les variations de lumière recueillies par son extrémité libre 6, après réflexion, sur la zone à analyser, d'une lumière incidente d'éclairement. Dans le cas considéré, les verges 1, 2 sont en matériau magnétique. Un aimant permanent 8, en forme de manchon tubulaire, avec son axe confondu avec celui de la fibre 5 au repos, et servant de monture à un objectif 9, est disposé légèrement au-delà de l'extrémité libre 6 de la verge de balayage 2, pour que les lignes de champ de l'aimant 8 atteignent cette extrémité. Le plan polaire Nord-Sud de l'aimant 8 est confondu avec le plan bissecteur des plans d'encastrement des verges 1, 2 dans la noix commune 3. Une bobine d'induction 10 (figure 3) s'étend sensiblement autour des verges 1,2. La bobine 10 est parcourue par un courant alternatif, délivré par un générateur 11. Celui-ci comprend un oscillateur 12,stabilisé par quartz, suivi#de deux diviseurs de fréquence 13, 14 en parallèle,fournissant les fréquences de balayages horizontal F1 et vertical F2 de la fibre de lecture 5, voisines des fréquences de résonance des verges 1, 2. Deux filtras 15, 16, reliés aux sorties des diviseurs 13, 14, respectivement, fournissent, après déphasage approprié dans deux déphaseurs 17, 18, deux courants qui sont ensuite additionnés dans un amplificateur-sommateur 19 délivrent le signal d'excitation de la bobine 10 de la caméra.Le courant parcourant la bobine 10 induit une aimantation alternative dans les deux verges 1, 2, respectivement aux fréquences Fî et F2, qui, en combinaison avec le champ magnétique créé par l'aimant 8, va entraîner les verges en vibrations, la verge 1 autour de son centre de vibrations lié à son encastrement dans as noix 4, et la verge 2, autour de son centre de vibrations lié à son encastrement dans la noix 3 et donc aussi, par la verge 1, autour du centre de fibrations de la verge 1 lié à sa noix 4. Ainsi, l'extrémité libre 7 de la verge de balayage 2, et par conséquent l'extrémité 6 de la fibre de lecture 5, est entraînée en balayage le long d'une courbe de Lissajous, bien connue de l'homme de métier. Les informations recueillies par la fibre de lecture sont transmises le long de celle-ci et, au-delà de la noix 4, à l'intérieur d'un câble flexible 20, auquel la noix 4 est reliée jusqu'à un détecteur 21, contenu dans un boi- tier étanche à la lumière. Le flux visible transmis par la fibre 5, et qui concerne les images en couleurs, traverse, dans le détecteur 21, une optique 22, et une série de trois miroirs dichroiques 23-25 à réflexion sélective, suivis, dans l'exemple représenté, d'un miroir à réflexion totale 26. Le flux réfléchi sur le deuxième miroir 24 arrive, en l'espèce, sur un photomultiplicateur 27 à photocathode pour la composante rouge du signal lumineux, celui réfléchi sur le troisième miroir 25 arrive sur un photomultiplicateur 28 de la composante bleue, et celui réfléchi sur le quatrième miroir, qui pourrait d'ailleurs être évité, sur un photo multiplicateur 29 de la composante- verte.Les signaux vidéo fournis par les trois détecteurs 27-29, après amplification dans trois amplificateurs 34-36, sont envoyés respectivement sur trois mémoires numériques 30-32 à transistors d'accès en X et Y aléatoire et rapide, par l'intermédiaire en particulier d'un multiplexeur 33, connu de l'homme de métier et donc. non décrit en détail, et des entrées 51-53 des mémoires. La caméra comporte également, conformément à l'invention, des moyens agencés pour enregistrer les informations vidéo dans les mémoires 30-32, ou les adresser, en synchronisme avec le balayage mécanique de la fibre de lecture 5. En d'autres termes, le balayage électronique d'enregistrement des mémoires et le balayage mécanique de lecture sont automatiquement mis en phase. On notera ici que le multiplexeur 33 est commandé, en 60, au niveau de ses portes, par l'oscillateur menant 12, par l'intermédiaire de diviseurs de fréquence non représentés. Sur l'aimant 8 porte-objectif est fixe un secteur circulaire frontal 40 à surface réfléchissante, ou diffusante, proche du plan image 41 de l'objectif 9, par conséquent partiellement caché, et qu'effleure l'extrémité 6 de la fibre de lecture 5. Le secteur 40 permet, par ailleurs, de fixer le niveau noir de référence. Une fibre optique auxiliaire 42, fixée de façon classique, envoie sur le secteur réfléchissent 40 un faisceau lumineux dans l'infrarouge proche émis par une source 43, en l'occurence et ici celui d'une ampoule incandescente filtré pour en éliminer le visible. Le secteur réfléchissant 40 est disposé, ici, sur la gauche du cadre image 41, ----- et la fibre de lecture 5 reçoit le faisceau de la fibre éclairante 42, après réflexion sur le secteur 40, à l'extrémité gauche de ses excursions horizontales,en éclairs infrarouge. Le signal infrarouge proche, facile à séparer des composantes rouge, vert, bleu, traverse, dans le détecteur 21, l'optique 22 et est réfléchi sur le premier miroir dichroïque à réflexion sélective 23 pour arriver sur un détecteur 44 du même type que les détecteurs 27-29. Le signal électrique délivré par le détecteur 44, après amplification dans un amplificateur 45 est traité dans un dispositif de mise en forme 46 Au cours de la prise de vue, les impulsions I- représen- tatives des éclairs infrarouge d'extrémité d'excursions horizontales (figure 5A) ne sont pas exploitables dans leur forme. Elles varient en largeur et en amplitude, suivant la position de l'extrémité 6 de la fibre de lecture 5 dans sas excursions verticales, la lumière réfléchie par le secteur 40 variant en intensité. Les impulsions I subissent un écrétage haut et bas dans un écreteur 461, formé par exemple de deux diodes tête- boche suivies d'un amplificateur. Le front montant des impulsions Ic de sortie de llécreteur 461 actionne une bascule monos table 462 fournissant des créneaux CM de durée constante % voisine de la moitié de la durée-sé- parant les milieux de deux impulsions I ou Ic adjacentes. Le front descendant des impulsions Ic actionne une autre bascule monostabla 463 fournissant des créneaux CD de même durée 12. Les créneaux CM et CD de sortie des monostables sont additionnés dans un additionneur 464 qui délivre le signal S représenté sur la figure SE. Le signal S est envoyé ici sur un filtre électronique actif 465 pour en extraire le fondamental F (figure 5F). Le signal F est amplifié et écrété en 466 (figure 5G) pour fournir un signal rectangulaire A. Les fronts montants du signal A attaquent un monostable 467 fournissant des impulsions 1E exploitables, en forme de créneaux de faible largeur, apparaissant sensiblement au milieu des impulsions I. Ce sont ces impulsions IE représentatives de la phase du balayage de lecture, qui, en tant que tops de synchronisation, synchronisent le balayage électronique des mémoires 30-32. Le signal de synchronisation sortant du dispositif de mise en forme 46 commande un compteur d'adresses 47, suivi d'une matrice d'adressage à semi-conducteurs, non représentée, pour le balayage sinusoidal des mémoires 30-3Z, qui, par l'intermédiaire du multiplexeur 33 et en synchronisme avec le balayage de la fibre de lecture, vont balayer les mémoires 30-32 pour leur enregistrement, par leurs entrées d'adressage 48-50. Le compteur 47, la matrice d'adressage et le multiplexeur 33 forment les moyens d'enregistrement d'images. Bien que l'invention ne soit pas concernée, on notera ici que le multiplexeur est un dispositif de séquence très rapide qui, dans la durée accordée, permet successivement et dans un ordre convenable, l'enregistrement des mémoires, comme on vient de le voir, l'effacement des mémoires et leur lecture suivant un standard déterminé, par exemple le standard CCIR (Comité Consultatif International Radio). Dans ce cas, la synchronisation de la lecture des mémoires provient de l'oscillateur 12, à travers le multiplexeur 33. On a décrit une microcaméra avec tops de synchronisation du balayage électronique des mémoires liés aux excursions horizontales de la verge de balayage. Il pourrait tout aussi bien s'agir des excursions verticales de cette verge-et même des excursions de l'autre verge. Mais la fréquence de résonance basse de cette autre verge étant relativement plus éloignée encore de la fréquence d'ex- citation, il est préférable d'asservir le balayage électronique aux mouvements de la verge de balayage. Par ailleurs, on peut tirer parti de la variation périodique d'amplitude des impulsions de synchronisation I pour, par filtrage, extraire la fréquence de balayage de la verge courte et obtenir ainsi un signal de phase pour sa synchronisation. Enfin, l'invention s'applique tout aussi bien à une microcaméra de télévision en noir et blanc. Revendications 1.- Microcaméra de télévision comprenant un objectif (9), des moyens de lecture (5), des moyens (1, 2) supports des moyens de lecture (5), des moyens électromagnétiques (8, 10) pour entraîner les moyens supports (1, 2) en vibra tion et ainsi les moyens de lecture (5) en balayage, des moyens de mémoire d'images (30-32), des moyens d'enregis trament d'images (33) dans les moyens de mémoire (30-32), des moyens (11) de commande des moyens d'entraînement en balayage (10) et desdits moyens d'enregistrement d'images (33), et des moyens de visualisation, caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens (43, 42, 40, 44, 45, 46) pour déterminer la phase du balayage des moyens de lec ture (5) et des moyens (47) pour synchroniser sur les moyens de lecture (5) les moyens (47, 33) d'enregistre- ment d'images dans les moyens de mémoire (30-32). 2. Microcaméra selon la revendication 1, dans laquelle lesdits moyens de détermination de phase comprennent des moyens (43, 42, 40) de détermination des instants d'ex trémité d'excursions des moyens de lecture. 3.- Microcaméra selon la revendication 2, dans laquelle les dits moyens (43, 42, 40) déterminent les instants d'extrémité d'excursions horizontales des moyens de lec ture. 4.- Microcaméra selon l'une des revendications 2 et 3, dans laquelle lesdits moyens de détermination comprennent un secteur réfléchissant (40), une source de lumière (43) et une fibre d'éclairement (42) éclairant le secteur (40). 5,- Microcaméra selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle lesdits moyens de détermination de phase (43, 42, 40, 44) émettent des impulsions de synchroni sation. 6-.- Microcaméra selon la revendication 5, dans laquelle sont prévus des moyens (46) de mise en forme des impulsions de synchronisation délivrant des tops de synchronisation. 7.- Microcaméra selon l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle lesdits moyens de synchronisation (44, 46) commandent un compteur (47) et une mémoire d'adressage de mémoires d'images à transistors (30-32). 8.- Microcaméra selon la revendication 7, dans laquelle l'adressage des mémoires (30-32) s'effectue par l'intermédiaire d'un multiplexeur d'enregistrement et de lecture (33).