Brevet FR2623353A1 — publié le 19890519

La présente invention concerne un système de télévision comportant une caméra de télévision à balayage récurrent et une première source d'éclairement pour fournir un éclairement pulsé d'un site à visionner par la caméra. Les caméras de télévision classiques fonctionnent bien avec un éclairage approprié et une bonne visibilité du site à visionner. Il est de pratique courante d'utiliser des projecteurs pour permettre à ces caméras de fonctionner dans des conditions de faible niveau de lumière ambiante. Si cependant, la visibilité devient réduite, telle qu'en présence de fumée ou de brouillard, ou dans d'autres situations dans lesquelles une dispersion optique survient, la présence d'un éclairage par projecteur peut en fait être un inconvénient. Cela provient du fait que de la lumière réfléchie par les particules provoque le manque de visibilité du fait de la lumière rétrodiffusée produisant un haut niveau d'éblouissement dans la caméra. Le problème de la rétrodiffusion peut être évité en employant un système d'éclairement pulsé conjointement avec une caméra de télévision contrôlée. La caméra est synchronisée avec l'impulsion lumineuse de sorte que la caméra réagit uniquement à la lumière réfléchie par un objet à une distance prédéterminée. De la lumière provenant d'objets plus proches ou plus éloignés, de la caméra atteint cette dernière à un instant différent et est rejetée. Bien qu'un tel système puisse donner une image claire d'un objet à une certaine distance de la caméra, le reste du site est manquant. Bien que ce système puisse être utile pour la détermination de l'étendue d'un objet, il ne présentera pas un site de profondeur quelconque. Un tel système a donc des limitations fonctionnelles pour certaines applications. Un but de la présente invention est de fournir un système de télévision dans lequel les effets de rétrodiffusion peuvent être sensiblement réduits. 2 2623353 Selon la présente invention, il est proposé un système de télévision qui comporte une caméra de télévision à balayage récurrent une première sourcqe d'éclairement pour fournir un éclairement pulsé d'un site à visionner par la caméra, une seconde source d'éclairement pour fournir un éclairement continu du site, des moyens de commande d'éclairement avant le début de chaque période de champ alterné du cycle de balayage récurrent de télévision, des moyens de commande de caméra pour permettre à la caméra de télévision de fournir, pendant chacune desdites périodes de champ alternées, un premier signal vidéo représentant le site éclairé par la première source à un instant prédéterminé après l'impulsion d'éclairement et, pendant chacune autre période de champ, de fournir un second signal vidéo représentant le site éclairé par la seconde source durant toute la période de champ, et un terminal de sortie vidéo auquel les premier et second signaux vidéo sont appliqués. L'invention va maintenant être décrite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure I est un schéma-bloc d'un système selon une première version de l'invention, la figure 2 représente des formes d'onde de signaux commandant ou résultant du fonctionnement du système de la figure i, - la figure 3 montre une forme de disposition de commande automatique de gain pour le système de la figure 1, - la figure 4 est un schéma-bloc d'une partie d'une seconde version de l'invention, - la figure 5 est un schéma- bloc d'une partie d'une autre version de l'alimentation, - la figure 6 est un schéma-bloc d'un circuit de mesure de portée. Si on se réfère maintenant à la figure 1, un système de télévision comporte une caméra de télévision 10 3 2623353 possédant une lentille il qui recoit la lumimère issue d'un site à visionner. Une porte 12 est placée entre la lentille et l'extrémité de la caméra et peut être mise en oeuvre sous la commande d'une unité de commande de caméra 13 pour laisser passer ou bloquer la lumière issue du système de lentille comme demandé. La caméra 10 produit un signal de sortie vidéo qui est appliqué à un terminal de sortie vidéo 14. Une entrée externe R de l'unité de commande de caméra 13 permet de faire varier à volonté le séquencement du fonctionnement de la porte 2. Le site à visionner est éclairé par deux sources. L'une d'entre elles est une source pulsée, tel qu'un laser qui est amorcé par des impulsions de déclenchement issues d'une unité de commande d'éclairement 16. Du fait qu'un laser produit généralement un faisceau de lumière étroit, il peut être nécessaire d'utiliser un système de lentille à étalage de faisceau 17. L'autre source d'éclairement est constante et peut comprendre des projecteurs représentés schématiquement en 18, ou l'éclairement peut être de la lumière ambiante naturelle. La porte 12 peut sans inconvénient être un détecteur à galette de microcanaux à focalisation de proximité commandable électroniquement. Dans un tel dispositif, les électrons émis par une photo-cathode sur laquelle l'image optique est focalisée, sont normalement accélérés vers un côté de la galette à microcanaux. Le côté opposé de la galette à microcanaux émet des électrons secondaires qui sont détectés par une anode. Cette anode peut être un écran phosphoré. Le détecteur peut être commandé en changeant le potentiel de la photocathode par rapport à la surface adjacente de la galette à microcanaux. La commande est très rapide, durant moins de 5 nanosecondes dans certaines situations. Le fonctionnement du système de la figure 1 va maintenant être décrit aussi en référence aux formes d'onde 4 2623353 de la figure 2. Dans la figure 2, la forme d'onde a) représente le déclenchement de la source d'éclairement pulsé, la forme d'onde b) montre le fonctionnement de la porte et la forme d'onde c) représente la sortie vidéo de la caméra. Comme on peut le voir sur la figure 2, la source de lumière pulsée est agencée pour s'amorcer pendant les périodes FB de suppression de champ de télévision alternées, à savoir avant chaque période de champ FP2, FP4 numérotée paire, et ainsi de suite. La porte est agencée pour être ouverte pendant les périodes de champ FP1, FP3 numérotées impaires et ainsi de suite, et est ouverte uniquement pour un temps très court pendant chacune des périodes de champ numérotées paires. Le moment dans chaque période de champ numérotée paire o la grille est ouverte est variable et détermine la distance à partir de la caméra de tout objet "vu" par la caméra pendant cette période. Comme indiqué auparavant, la première source d'éclairement fournit un éclairement constant du site. Donc, pendant les périodes de champ numérotées impaires telles que FP1, une forme d'onde vidéo telle qu'indiquée à la figure 2c) sera produite. Pendant la période de champ paire suivante, du fait que la porte est ouverte uniquement pour un court instant, la forme d'onde vidéo représente uniquement la lumière réfléchie par les parties du site situées à une certaine distance de la caméra. Cependant, du fait d'effets de stockage dans la caméra de télévision, une certaine petite partie de la forme d'onde vidéo du champ précédent sera encore présente, la forme d'onde produite pendant la période de champ FP2 représentera alors les effets combinés. Dans la prochaine période de champ, il n'y a aucun éclairement pulsé et la grille est de nouveau ouverte pendant toute la période. La procédure décrite ci- dessus est suivie pendant chaque période de champ 2623353 successive, de sorte que le signal de sortie vidéo présenté au terminal de sortie vidéo est de la forme présentée en figure 2c). Lorsque le signal de sortie vidéo est appliqué & un visualisateur, la constante de temps de l'écran de visualisation phosphoré présente un effet intégrateur, donnant une image dans laquelle les contenus des périodes de champ commandées et non commandées sont surimposés. Evidemment, les niveaux de lumière reçues par la caméra de télévision pendant les périodes de champ commandées et non commandées diffèrent considérablement. Il est nécessaire de faire en sorte que le circuit de commande automatique de gain de la caméra soit capable de changer les niveaux de gain entre des périodes de champ alternées, afin de fournir un niveau normalisé de signal vidéo. La figure 3 illustre une façon de réaliser cela. Le circuit de' commande automatique de gain 30 de la caméra est montré séparé de la caméra 10 et reçoit des entrées de commande issues de deux circuits échantillonneurs-bloqueurs 31 et 32. Chacun de ces circuits possède une entrée de synchronisation issue de l'unité de commande 13 de la caméra (figure 1), le circuit 31 recevant une entrée OFP pendant les périodes de champ impaires tandis que le circuit 32 reçoit une entrée EFP pendant les périodes de champ paires. Le signal de sortie vidéo de la caméra est échantillonné par chaque circuit échantillonneur-bloqueur pendant la période de champ appropriée et la valeur bloquée est utilisée pendant la période de champ alternée suivante pour faire varier le gain de la caméra. Le circuit de commande automatique de gain 30 peut aussi être utilisé pour commander un iris incorporé dans la lentille de la caméra au moyen d'un circuit de commande d'iris 33. La figure 4 illustre une autre disposition 6 2623353 optique dans laquelle deux lentilles 40 et 41 sont prévues, chacune possédant sa propre porte, respectivement 42 et 43. Une combinaison appropriée d'éléments optiques, tels qu'un miroir totalement réfléchissant 44 et un miroir semi- réfléchissant 45, est utilisée pour diriger le passage de la lumière à travers les deux systèmes optiques vers la caméra unique 10. Chaque porte comporte une entrée de commande issue de l'unité de commande de la caméra. Encore une autre disposition possible suppose l'utilisation de deux caméras séparées; chacune comportant sa propre lentille et sa propre porte. La figure 5 illustre une telle disposition et montre des caméras 50 et 51 munies de lentilles 52 et 53 et de portes 54 et 55. Les sorties vidéo des caméras sont combinées, par exemple par une mémoire d'image 56, pour fournir un signal vidéo commun à un terminal de sortie vidéo 14. L'unité de commande 13 de la caméra commande le fonctionnement de la mémoire d'image 56. La description ci-dessus concernait l'emploi d'un tube intensificateur d'image comme porte. D'autres formes de porte peuvent être utilisées si elles conviennent. Bien qu'il soit improbable que des systèmes électromécaniques fonctionnent avec une précision et une vitesse suffisantes, des portes électrooptiques peuvent exister et être développées en satisfaisant les exigences d'un fonctionnement rapide et précis. La mesure de distance a déjà été brièvement mentionnée. Celle-ci est possible parce que l'unité de commande 13 de la caméra de la figure 1 produit déjà une impulsion de commande de porte synchronisée avec précision pour commander la porte 12. Afin de procurer une mesure de distance absolue, il est nécessaire de calibrer l'intervalle de retard de porte en référence à l'instant d'amorçage de la source d'éclairement pulsé. La figure 6 est un schéma-bloc d'un circuit approprié. Celui-ci possède un générateur d'impulsions d'horloge 60 qui génère un train 7 2623353 d'impulsions d'horloge. Celles-ci sont appliquées à l'entrée d 'impulsions d'horloge d'un compteur de distance 61, et via un compteur de retard prédéterminé 62, dans un circuit bistable 63. Une seconde entrée du circuit bistable reçoit la sortie de l'unité de commande 13 de la caméra de la figure 1 et la sortie du circuit bistable est appliquée à l'entrée d'autorisation du compteur de portée 61. La sortie du compteur est appliquée à un afficheur de distance 64. En fonctionnement, l'impulsion TP de déclenchement de la source d'éclairement démarre le compteur de retard prédéterminé 62, qui compte u1n nombre d'impulsions égal au retard avant émission d'une impulsion de lumière en provenance de la source. Apres ce retard, la prochaine impulsion d'horloge initialise le circuit bistable 63 et permet au compteur de distance de compter des impulsions d'horloge. Lorsqu'une impulsion d'activation de la porte 12 de la figure 1 est reçue en provenance de l'unité de commande 13 de la caméra, le circuit bistable 63 change de nouveau d'état et le compteur de distance s'arrête de compter. Le nombre d'impulsions comptées représente le temps écoulé entre l'impulsion d'éclairement et la mise en oeuvre de la porte 12. Si la porte 12 est mise en oeuvre à un instant o un objet, dont la distance est demandée, vient juste d'être éclairé, cette durée représente alors la distance de l'objet par rapport à la source d'éclairement. La vitesse de passage de la lumière à travers le milieu entre la source et l'objet doit bien sûr être prise en compte. Les moyens d'éclairement peuvent fonctionner à n'importe quelle longueur d'onde à laquelle la caméra soit sensible. Bien que de nombreuses applications nécessitent l'utilisation de la lumière visible, le système fonctionne à d'autres longueurs d'onde, telles que dans le domaine infrarouge du spectre. 8 2623353 REVENDICATIONS 1. Système de télévision comportant une caméra de télévision à balayage récurrent et une première source d'éclairement pour fournir un éclairement pulsé d'un site à visionner par la caméra, caractérisé par une seconde source d'éclairement pour fournir un éclairement constant du site, des moyens de commande d'éclairement pour activer la première source pour que celle-ci fournisse une impulsion d'éclairement avant le début de chaque période de champ alternée du cycle de balayage récurrent de télévision, des moyens de commande de caméra pour permettre à la caméra de télévision de fournir, pendant chacune desdites périodes de champ alternées, un premier signal vidéo représentant le site éclairé par la première source à un instant prédéterminé après l'impulsion d'éclairement et, pendant chaque période de champ alternée, de fournir un second signal vidéo représentant le site éclairé par la seconde source pendant toute la période de champ, et un terminal de sortie vidéo auquel les premier et second signaux sont appliqués. 2. Système selon la revendication 1-, caractérisé en ce que la caméra de télévision comporte des moyens de commande d'accès électrooptiques mis en oeuvre par les moyens de commande de caméra pour commander l'accès de la lumière provenant de l'éclairement du site à la caméra de télévision. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que la caméra comporte des premier et second systèmes de lentille comportant chacun des moyens de commande d'accès électrooptiques séparés, et des moyens optiques pour diriger la lumière passant à travers les deux moyens de commande d'accès vers la caméra. 4. Système selon la revendication 2, caractérisé par une seconde caméra comportant des seconds moyens de commande d'accès, chaque caméra fournissant seulement un 9 2623353 des premier et second signaux vidéo, et une mémoire d'image pour stocker lesdits signaux vidéo et les appliquer au terminal de sortie vidéo. 5. Système selon l'une des revendications i à 4, caractérisé en ce que les moyens de commande d'accès électro-optiques comprennent un intensificateur d'image. 6. Système selon l'une des revendications i à 5, caractérisé en ce que la caméra de télévision comporte des moyens de commande automatique de gain pour faire varier le gain de la caméra afin de corriger des changements'du niveau d'éclairement dans les périodes de champ alternées. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que la commande automatique de gain comporte deux circuits échantillonneurs-bloqueurs sensibles chacun au signal vidéo fourni par la caméra pendant celles des périodes de champ qui sont alternées. 8. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première source d'éclairement comprend au moins un laser commandable par les moyens de commande d'éclairement pour émettre une impulsion de lumière vers le site à visionner. 9. Système selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'éclairement fourni par les première et seconde sources a une longueur d'onde comprise dans la région visible du spectre électromagnétique. 10. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par des moyens pour mesurer la distance entre la première source d'alimentation et un objet dans le site à visionner. 11. Système selon la revendication 10, caractérisé par un générateur d'impulsions d'horloge et des moyens pour compter le nombre d'impulsions produites entre l'émission d'une impulsion d'éclairement par la première source et l'éclairement de l'objet tel que vu par la caméra de télévision.