Brevet FR2594617A1 — publié le 19870821

Procédé pour produire électroniquement une image thermique et dispositif pour mettre en oeuvre le L'invention concerne un procédé pour la production électronique de l'image thermique d'un objet sur un moniteur dans lequel on forme au moyen d'un oJbectif infrarouge une image thermique de l'obJet sur une électrode collectrice d'un tube de prises de vues réagissant à des variations dans le temps de la température et dans ce tube un faisceau électronique exploré ligne par ligne, par image ou demi-image par demi-image, l'électrode collective agissant selon l'effet pyro-électrique. Il est connu de produire une image thermique électroniquement au moyen de tubes de prises de vue basé sur l'effet pyrcélectrique. De telles installations présentent par rapport aux installations FLIER (Forward Looking Infrared) l'avantage de ne pas exiger d'éléments détecteurs refroidis, ni de mécanique, ou de n'exiger qu'une mécanique simple. Etant donné que l'effet pyroélectrique ne réagit qu'à des variations de température, il faut utiliser, pour produire une modulation du rayonnement thermique, un modulateur de flux thermique. Dans ce but, on utilise jusqu'à maintenant un modulateur analogue à un disque denté directement avant l'électrode collectrice. Pour obtenir une impression d'image immobile, il est également connu de synchroniser le disque denté avec la déviation verticale. On choisit alors la vitesse de rotation du disque denté avantageusement de telle sorte que les flancs des dents se déplacent au moins approximativement au même pas que la déviation verticale du faisceau électronique. De telles installations produisent une impression d'image irrégulière et un arrière-plan parasite considérable, partiellement fixe. Pour cette raison, on a proposé d'enregistrer le signal produit à l'ouverture du modulateur et le signal d'image produit 2 - 2594617 la fermeture du modulateur et d'additionner les signaux d'image de polarité opposée ainsi produits et d'amener alors au moniteur le signal différentiel ainsi obtenu. On peut ainsi produire une très bonne image, mais il faut veiller à ce que la modulation d'image soit, non seulement en synchronisme avec le balayage électronique de l'image, mais également parallèle à celui-ci. Ceci veut dire, dans la pratique, qu'il faut un très grand disque denté comme modulateur de flux thermique. Etant donné que la dissipation de la température d'une telle installation laisse beaucoup & désirer dans de nombreux cas, il est également connu d'augmenter le temps du balayage vertical de 20 A 40 millisecondes. Mais un tel signal d'image n'est alors plus compatible avec la TV. Le but de l'invention est de procurer un procédé ainsi qu'un dispositif qui ne présentent pas les inconvénients précités. Ce but est atteint, avec un procédé du type précité, conformément à l'invention par le fait qu'on commande périodiquement le flux thermique allant de l'objet à l'électrode collectrice du tube de prises de vues au moyen d'un modulateur de flux thermique qui balaie deux fois des zones de modulateur liées entre elles pendant les balayages d'image ou de demiimage, de telle sorte que pendant un premier intervalle de temps correspondant à un balayage de l'image ou de la demi-image le flux thermique de l'objet vient agir sur l'électrode collectrice, et on enregistre l'information de signal de ce balayage dans une première mémoire d'image ou de demi-image, que le signal de balayage obtenu pendant un second intervalle de temps suivant, correspondant à un balayage d'image ou de demi-image, n'est plus utilisé, qu'on enregistre dans une seconde mémoire d'image ou de demi-image, pendant un troisième intervalle de temps suivant, correspondant à un balayage d'image ou de demi-image, pendant lequel seul le flux thermique du modulateur vient agir sur l'électrode collectrice, l'information de signal de ce 3 2594617 balayage, que le signal de balayage -obtenu pendant un quatrième intervalle de temps correspondant à un balayage d'image ou de demi-image n'est plus employé, et qu'on forme ensuite la différence des deux séquences de signaux et qu'on l'utilise pour produire une image sur un moniteur. Etant donné que les obJets d'images généralement concernés présentent la plupart du temps une température considérablement plus élevée que le modulateur de flux thermique, il est avantageux, pour éviter un décalage de la température de l'électrode collectrice, que le temps pendant lequel le flux thermique de l'objet agit exclusivement sur l'électrode collectrice soit plus court, de préférence deux fois plus court que le temps pendant lequel seul le flux thermique du modulateur agit - sur l'électrode collectrice. Afin qu'on puisse réaliser une caméra sans aucune partie mécaniquement mobile, il convient de placer le modulateur de flux thermique à l'intérieur de l'objectif formant l'image. On peut obtenir un agencement particulièrement compact si le modulateur de flux thermique est réalisé sous forme d'interrupteur rotatif de flux thermique et dans ce cas l'axe de rotation est perpendiculaire à l'axe optique et la section transversale de l'interrupteur de flux thermique, vue dans un plan contenant l'axe de rotation, a un profil approximativement en U dont les ailes latérales représentent respectivement une découpe à travers une surface de l'interrupteur. On peut prévoir des formes différentes de réalisation de l'invention. Deux surfaces d'interrupteur peuvent être au moins sensiblement parallèles entre elles et avec l'axe de rotation ou s'étendre le long d'une surface latérale de cylindre. Elles peuvent avoir une forme de calotte sphérique. Le modulateur est dans ces cas synchronisé avec le balayage d'image ou de demi-image. 4 2594617 L'obJet de l'invention est en outre un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention, lequel dispositif est caractérisé par le fait que ce modulateur de flux thermique est constitué d'éléments & cristaux liquides. Il est avantageux ici que le modulateur de flux thermique soit synchronisé avec le balayage d'image ou de demi-image. L'invention va être expliquée plus en détail à l'aide d'exemples de réalisation représentés schématiquement sur le dessin, sur lequel: La figure 1 représente schématiquement un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention; La figure 2 montre l'action du modulateur de flux thermique du dispositif de la figure 1 sur le flux thermique; La figure 3 représente le mode d'action du modulateur de flux thermique du dispositif de la figure I sur la température de l'électrode collectrice; La figure 4 est une coupe longitudinale à travers un exemple d'agencement d'un modulateur de flux thermique; et La figure 5 est une coupe transversale selon la ligne V-V de la figure 4. La figure i représente un dispositif pour former une image thermique d'un objet 1 sur un moniteur 2. - Dans ce but, une image de l'objet 1 est formée sur l'électrode collectrice 4 d'un tube de prises de vues 5 au moyen d'un objectif 3 qui travaille dans la plage des longueurs d'ondes comprises entre 8 et 14ym. Le flux thermique de chaque élément d'image de l'objet 1 sur l'élément d'image correspondant de l'image formée sur l'électrode collectrice 4 est périodiquement interrompu et libéré par un disque en forme de secteur 6 rotatif. Etant donné que l'électrode collectrice 4 est en un matériau pyroélectriquement sensible et qu'elle est munie sur le côté tourné vers l'objet 1 d'une couche électriquement conductrice, la charge formée 2594617 pyroélectriquement est transformée au moyen d'un balayage par faisceau électronique 7 en un courant de signaux qui est transformé dans l'amplificateur 8 en un signal d'image. Etant donné que l'électrode collectrice 4 est hautement isolante, il faut qu'elle soit munie, pour la restitution, de parties d'obJet aussi bien plus chaudes que plus froides avec une charge de base. Pour leur production, la cathode 9 du canon électronique est abaissée & des valeurs négatives pendant le retour de balayage horizontal. Les électrons des faisceaux électroniques produits alors ont une vitesse tellement élevée qu'il se forme des électrons secondaires et qu'une tension de base Uo du signal d'image U(t) est produite. Le modulateur de flux thermique 6 est synchronisé, verrouillé en phase, avec le balayage vertical V au moyen du moteur 10, du circuit 11 et du détecteur de position 12. Etant donné que le modulateur de flux thermique 6 effectue une rotation pendant le temps de quatre balayages verticaux, il en résulte & l'emplacement 13 un signal d'image U(t). Le signal d'image U(t) est enregistré dans les mémoires 15 et 16 au moyen de l'interrupteur 14, également en synchronisme avec le balayage vertical, pendant les intervalles de balayage P1 et P3. Ces deux mémoires envoient les signaux d'image enregistrés U(P1) et U(P2) directement et répétés trois fois au circuit différentiel 17 qui, de son côté, envoie le signal différentiel U(P1)-U(P2), qui ne contient plus la tension de base Uo, au moniteur 2 pour la restitution de l'image. Ce signal différentiel U stationnaire d'image. La figure 2 représente en tirets l'effet d'un modulateur de flux thermique actuellement en usage, et en traits pleins l'effet du modulateur utilisé conformément à l'invention, sur le flux thermique de l'électrode collectrice 4 de la figure 1. Tandis que le modulateur de flux thermique antérieur produit un flux thermique symétrique dans le temps, le modulateur 6 agissant conformément à l'invention ne produit qu'un bref effet du flux thermique de l'obJet I et un effet relativement beaucoup plus long du flux thermique partant du modulateur 6. La figure 3 montre chronologiquement à la mme échelle que sur la figure 2, en tirets l'effet d'un modulateur utilisé Jusqu'alors, et en traits pleins l'effet d'un modulateur 6 fonctionnant selon l'invention. Le modulateur utilisé jusqu'alors, qui peut avoir une température de 20'C, provoque, pour un point d'objet ayant une température de 40 C, une courbe de température du point d'image correspondant sur l'électrode collectrice 4 conforme à la courbe A-B-C-D- E-F. Par contre, le modulateur 6 agissant selon l'invention provoque une courbe de température nettement plus fortement modulée A-G-H-I pour un point d'objet de méme température. Etant donne que l'effet pyroélectrique augmente avec la température, on obtient, avec le procédé de l'invention, une caméra travaillant avec une sensibilité considérablement plus grande qu'il était possible Jusqu'alors. La figure 4 montre une forme de réalisation d'un modulateur 6' disposé à l'intérieur de l'objectif 3', 3"11, 3'''. Pour accroître la rigidité mécanique, le modulateur 6' est ici réalisé sous forme de surface à double courbure, de préférence comme représenté sur les 7 - 2594617 figures 4 et 5 sous forme de secteur d'une surface sphérique qui tourne autour de l'axe de rotation 18. 8& 2594617 Revendications 1. Procédé pour la production électronique de l'image thermique d'un objet sur un moniteur, dans lequel on forme au moyen d'un objectif infrarouge une image thermique de l'objet sur une électrode collectrice d'un tube de prises de vues réagissant à des variations dans le temps de température, et dans ce tube un faisceau électronique balaie ligne par ligne, image par image ou demi-image par demi-image par l'électrode collectrice agissant selon l'effet pyroélectrique, caractérisé en ce qu'on commande périodiquement le flux thermique allant de l'obJet & l'électrode collectrice du tube de prises de vues au moyen d'un modulateur de flux thermique, qui balaie deux fois des zones du modulateur continues pendant les s balayages d'image ou de demi-image, de telle sorte que, pendant un premier intervalle de temps correspondant à un balayage de l'image ou de la demi-image, le flux thermique de l'obJet vient agir sur l'électrode collectrice, et on enregistre l'information de signal de ce balayage dans une première mémoire d'image ou de demi-image, que le signal de balayage obtenu pendant un second intervalle de temps suivant, correspondant à un balayage d'image ou de demi-image, n'est plus utilisé, qu'on enregistre dans une seconde mémoire d'image ou de demi- image, pendant un troisième intervalle de temps suivant, correspondant à un balayage d'image ou de demi-image, pendant lequel le flux thermique du modulateur vient agir sur l'électrode collectrice, l'information de signal de ce balayage, que le signal de balayage obtenu pendant un quatrième intervalle de temps correspondant à un balayage d'image ou de demi- image n'est plus employé, et qu'on forme ensuite la différence des deux séquences de signaux et qu'on l'utilise pour produire une image sur un moniteur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le temps pendant lequel le flux thermique de l'objet exclusivement agit sur l'électrode collectrice 9 2594617 est plus court, de préférence au moins deux fois plus court que le temps pendant lequel seul le flux thermique du modulateur agit sur l'électrode collectrice. 3. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le modulateur de flux thermique (6) est disposé à l'intérieur de l'objectif. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le modulateur de flux thermique (6') est réalisé sous forme d'interrupteur de flux thermique rotatif, dans lequel l'axe de rotation (18) est perpendiculaire à l'axe optique, et la section transversale de l'interrupteur de flux thermique, vue dans un plan contenant l'axe de rotation, a un profil au moins approximativement en U, dont les ailes latérales représentent respectivement une coupe à travers une surface d'interrupteur. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que deux surfaces d'interrupteur sont au moins sensiblement parallèles entre elles et à l'axe de rotation. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux surfaces d'interrupteur s'étendent le long d'une surface latérale de cylindre. 7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux surfaces d'interrupteur ont une forme de calotte. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que le modulateur de flux thermique est synchronisé avec le balayage d'image ou de demi-image. 9. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le modulateur de flux thermique est constitué d'éléments à cristaux liquides. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le modulateur de flux thermique e10 ycrn: a e2594617 est synchronisé avec le balayage d'image ou de demi- image.