Brevet FR2648921A1 — publié le 19901228

9.2 1 La présente invention concerne les systèmes d'imagerie, de veille, de visée, d'analyse dans lesquels un faisceau lumineux est acheminé vers un détecteur au moins. Un miroir intercepte le faisceau lumineux pour per- mettre, grâce à une rotation appropriée du miroir, de balayer le champ de lecture en gisement par exemple. Au lieu d'un simple détecteur, une barrette constituée de n cellules photosensibles permet l'analyse de s degrés en site. Un tel système a déjà été décrit par exemple dans le brevet 8317136 de la demanderesse. Plusieurs techniques de balayage en site sont déjà connues. Ce sont le plus couramment les balayages de type 'dent de scie" et "aller-retour". Elles consistent à effectuer un balayage en faisant part le miroir d'une position P1 extrême (0' par exemple) jusqu'à l'autre position P2 extrême i Dans le cas d'un balayage aller-retour, le temps de balayage retour est égal au temps de balayage aller. De façon plus générale, dans le cas du balayage en dents de scie, entre deux balayages aller, il existe un temps de retour rapide qui est un temps mort. Le temps T représentant la période globale de balayage de l'image est lié à la fréquence fr de récurrence de l'image par la relation fr - A 7- L'augmentation de la fréquence de récurrence de l'image s'obtient en général en augmentant la vitesse de balayage d'o une diminution de la sen- sibilité du système. La présente invention vise à augmenter la fréquence de récurrence de l'image sans diminuer la sensibilité du système. La présente invention vise en particulier à augmenter la cadence d'acquisition d'une partie, par exemple centrale, de l'image. Le système de balayage de l'invention consiste essentiellement à dis- poser des moyens pour réfléchir le faisceau lumineux, qui analyse par exemple une scène, vers un dispositif photorécepteur au moins, des moyens pour faire tourner autour d'un axe lesdits moyens pour réfléchir et en par- ticulier à appliquer, pendant une simple période (T) de balayage, entre deux positions--- et* --desdits moyens pour réfléchir, deux phases de ba- layage utile entrecoupées de deux temps morts tm, chaque temps mort débu- tant au voisinage de l'une des deux positions extrêmes de balayage + dû jusqu'à une position intermédiaire -de retour desdits moyens pour réflé- chir. Le système de balayage de l'invention consiste également à disposer un faisceau électronique, des moyens pour balayer un dispositif de récep- tion par exemple, en particulier pendant une simple période T de balayage entre deux positions- tet- desdits moyens pour balayer, deux phases de balayage utile sont entrecoupées de deux temps morts tm, chaque temps mort débutant au voisinage de l'une des deux positions extrêmes de balayage ±- jusqu'à une position intermédiaire + de retour desdits moyens de balayage. Dans l'une et l'autre variantes, les deux phases de balayage utile (-,) et ( -,) de l'invention autorisent un balayage à fré- 2.. 2. 2. quence double du centre de l'image lorsque (resp--) est une position intermédiaire entre O, position médiane desdits moyens de balayage etD (resp-; position extrême. Selcn la première variante de l'invention, les moyens pour réfléchir sont l'un des moyens suivants: prisme, miroir ou tout autre système op- tique (par exemple diasporamètre). Selon cette même première variante, le faisceau lumineux est l'un des faisceaux suivants: lumière cohérente, lumière incohérente, infrarouge, ultraviolette, visible. D'autres avantages et caractéristiques apparaitront à la lecture de la description suivante illustrée par des dessins. La figure 1 représente la courbe de la position angulaire du miroir en fonction du temps dans le cas d'un balayage en dent de scie. La figure 2 représente la courbe de la position angulaire du miroir en fonction du temps dans le cas de l'invention. La figure 3 représente un diagramme de la position angulaire du mi- roir dans le cas du balayage en dent de scie. La figure 4 représente l'accélération conformément au cas de la fi- gure 3. La figure 5 représente un diagramme de la position angulaire du mi- roir pendant un retour rapide dans le cas de l'invention. La figure 6 représente l'accélération dans le cas de la figure 5. En se référant à la figure 1, dans l'art antérieur, une période T de balayage se compose d'un temps tB de balayage utile et d'un temps tr de re- tour rapide qui est un temps mort. Lors de la période de balayage utile, le miroir part de la position O pour, en fin de parcours, avoir la position Xdegrés et ceci pendant le temps tB1 pour l'exemple du balayage en dent de scie. Au contraire, dans l'invention, d'une part, le miroir oscille entre le position - -- et t et, d'autre part, la période de balayage utile est a Z 26489 2 1 décorrélée de la position départ/arrivée du miroir. En effet, on choisit selon l'invention une grandeur 6, pour un angle compris entre 0 et- telle que le balayage utile soit initialisé pour la position ±- du mi- roir. Lorsque le balayage est initialisé pour un angle -, alors le mi- roir effectue le balayage utile de - jusqu'à + -. Puis, un temps mort tr2 court intervient au cours duquel le miroir passe de la position à + -'-; une seconde phase de balayage utile intervient alors au cours de laquelle le miroir passe de la position-t- à la position --. Enfin, un second temps mort de retour du miroir de la position - a la position - succède à ce second balayage. Ainsi, un cycle complet du miroir se compose de deux temps de balayage utile entrecoupés de très cour'- temps morts. Un tel choix de balayage, que l'on peut appeler ba ayage à recouvre- ment central, présente de très nombreux avantages: pour une même vitesse Vb de balayage que dans le balayage en dents de scie, la partie centrale du champ '3 E [-z -] est balayée avec une recurrence double 2fr. Cette caractéristique est très intéressante dans le cas de la poursuite de cible. En effet, dans ce cas, la ligne de visée est asservie pour que la cible soit au centre du champ. Il est important de comparer deux systèmes de ba- layage pour une même vitesse de balayage Vb. En effet, la sensibilité du système d'imagerie est en général d'autant meilleure que Vb est faible. L'invention permet donc d'augmenter la cadence d'écartométrie au centre de l'image sans augmenter la vitesse de balayage, et donc de dimi- nuer le temps d'intégration (c'est à dire le temps de passage sur le détec- teur photosensible). Le système de balayage de l'invention permet en outre une réduction de l'effet de "pompage". Un tel effet de "pompage" consiste essentiellement dans la nécessité d'une fréquente correction des coordonnées de la ligne de visée lorsque la cible se déplace rapidement dans le champ et, plus la ré- currence de balayage augmente comme dans le système de l'invention, plus l'écart angulaire entre la cible et la ligne de visée se réduit entre deux balayages. Par contre, le champ balayé vaut, pendant une même période: Y dans le système de balayage classique X+6 dans le système de balayage de l'invention. Le temps mort réservé au retour rapide du miroir est donc moins im- portant dans le cas de l'invention (tm2 l'utilisation d'un moteur plus puissant. Dans le cas du balayage en dents de scie, les vitesses de balayage valent VD aussi bien avant qu'après le retour rapide. Pendant le retour de balayage, le mouvement du miroir est décrit par les deux portions de para- boles (A) et (8) représentées sur la figure 3. L'équation de la parabole (A) s'écrit: PA Y - -at2 + bt avec a - 4 t > 0 (t) - -2at + b (-tl) ' Vb o tI est l'instant o recommence le balayage utile. b - Vb - 2at1 (1) or 2t1 a tr d'o b - Vb - atr (2) PA (-tl) ' Pc l'ordonnée du miroir est égale à Z au moment du début du retour rapide dans le cas du balayage classique, d'o: a - -. ( a' + bt1) (3) s En combinant les relations (1) et (3), on trouve: a - l ( L. + Vb t1) (4) bz z Or 2t1 - tr eta a- o On en déduit que à, l'accélération à laquelle est soumis le miroir, s'exprime par la relation suivante: O- 2a - 4 (5) t Et si J est le moment d'inertie de l'équipage mobile, le couple minimum utile ri s'écrit: ri -4J t(6) o tr - tml selon la figure 1 et SO a X Dans le cas des retours rapides selon l'invention, le couple moteur est extrêmement raisonnable ainsi qu'il apparait dans la description ci- dessous du mouvement du miroir. La courbe g (t) (figure 5) représente la position du miroir tandis que (t) représente son accélération. Le temps tr de retour est compris entre - t2 et t1. Comme le mouvement est symétrique, c'est pour la vitesse Vb - + o que le balayage redevient utile. Ainsi, la figure 4 représente le mouvement optimal -J miroir (à temps de retour minimum) dans le cas o Y(t) est limité a la valeur X constante par la motorisation. La vitesse de balayage est +Vb pour t - -t1 avant le retour rapide et -Vb après le retour rapide. Ce mouvement du miroir, lors du retour rapide, est décrit par la portion (A) de parabole. La vitesse ne s'annule pas au temps t1 de reprise du balayage utile, mais au contraire se trouve à la va- leur VB. L'équation de la parabole (A) sur (-t2,0) s'écrit: PA: y -at2 + bt a - A-- >0 _ (t) - -2at + b L. dPa (-t2) - Vb 2a t2 + b = Vb (1) bis (tl) - -Vb 2a t1 + b - -Vb (2) bis sachant que tr - t1 + t2 (3) bis d'o les trois relations: t2 - ao, It. tr t1 + t2 VL- 6 - v -b d'o 2 ± _ _ ' tr _. tr b --atr (4) bis PA (-t2) ' 2. -at22 - bt22 (5) bis PA (-tl) *, -ati2 - bt1 - (6) bis 2. (5 bis)≤> at2 = -bt2 - a - - (-bt2 -) L or t2 - d'o (5 bis) a - En combinant 4 bis et 7 bis, on obtient tr2a2 - 20a - Vb2 - 0 (8 bis) ce qui donne les deux solutions dont l'une correspond à a positif + IgC VL a - or, a - Y o 2o d'o / 2a - 2 26 489.21 si J est le moment d'inertie de l'équipage mobile de couple minimum utile r s'écrit * a2J t\= (rZ;(11) bis fz en reprenant les annotations temporelles de la figure 2, r2 s'ecrit: q2 L0-+v (12) bis si on compare dans un cas semblable (par exemple cas du miroir) les accélé- rations minimales utiles dans le cas classique (fig. 1) er la présente in- vention (fig. 2), pour un recouvrement de 1/8 du champ tctal, on trouve: tA i = r, On s'affranchit de cette contrainte de couple minimum utile par l'emploi d'un moteur plus puissant dans un ordre de grandeur raisonnable. La description ci-dessus concerne l'exemple du balayage d'un miroir mais il est bien évident que le système de balayage de l'invention s'appliquerait de la même manière au balayage d'un prisme, d'un déflexeur optique ou tout système optique visant à transmettre une image d'un objet. La présente invention s'applique également aux dispositifs d'acquisition de champ, par exemple aux dispositifs vidéorécepteursycamé- ras. En effet, de tels systèmes analysent un objet par balayage du champ du dispositif d'enregistrement au moyen d'un faisceau électronique. Le système de balayage à recouvrement de l'invention permet d'acquérir l'image com- plète à la fréquence fr donnée tout en obtenant une cadence double 2fr pour la partie centrale de cette même image. Le tableau suivant résume les cadences d'écartométrie des solutions selon le balayage en "dents de scie" (art antérieur) et selon l'invention (balayage à recouvrement central ou BRC). Balayage Cadence d'écartométrie Cadence d'écartométrie au centre du champ en bordure du champ Dents de scie v "b BF[C L(x-e) u (e)v Comme e est très petit devant o au centre du champ, la cadence est voisine de - tandis qu'en bordure du champ la cadence est voisine de -l dans la ralisation de l'invention. dans la réalisation de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Système de balayage pour dispositif photorécepteur comprenant des moyens pour réfléchir le faisceau lumineux, analysant par exemple une scène, vers un dispositif photorécepteur au moins, des moyens pour faire tourner autour d'un axe lesdits moyens pour réfléchir ledit faisceau afin de balayer la scène, système caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens pour appliquer, pendant une simple période (T) de balayage entre deux positions (- --) et (+ 0) desdits moyens pour réfléchir, deux phases de balayage utile entrecoupées de deux temps morts (tm), chaque o10 temps mort débutant au voisinage de l'une des deux positions extrêmes de balayage (+.) jusqu'à une position intermédiaire ( ) de retour desdits moyens pour réfléchir. 2 - Système d'acquisition de champ optique pour dispositif vidéorecepteur comprenant un faisceau électronique, des moyens pour balayer un dispositif de réception par exemple, système caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens pour appliquer, pendant une simple période (T) de balayage entre deux positions (- -) et () desdits moyens pour balayer, deux phases de balayage utile entrecoupées de deux temps morts (tm), chaque temps mort débutant au voisinage de l'une des deux positions extrêmes de balayage ( jusqu'à une position extrême (+) de retour desdits moyens de balayage. 3 - Système selon l'une des revendications 1, 2, caractérisé par le fait que les deux phases de balayage utile " t) et (-6,-_) autorisant un balayage à fréquence double du centre de l'image lorsque(!-) (resp ---) est une position intermédiaire entre 0, position médiane desdits moyens de balayage et (- -)(resp -) position extrême. 4 - Système selon l'une des revendications 1, 3, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour réfléchir sont l'un des moyens suivants: prisme, miroir, ou tout autre système optique (diasporamètre). 5 - Système selon l'une des revendications 1, 3, 4, caractérisé par le fait que le faisceau lumineux est l'un des faisceaux suivants: lumière cohérente, lumière incohérente infrarouge, ultra violette, visible.