FR2562363A1 - Dispositif de prise de vues en infrarouge - Google Patents

Abstract

LE DISPOSITIF SELON L'INVENTION COMPREND UN OBJECTIF1 FORMANT L'IMAGE D'UN OBJET DANS UN PLAN IMAGE, UN OBTURATEUR3 SITUE DANS CE PLAN DIVISE EN MODULATEURS201-206 ELECTRO-OPTIQUES A COMMANDE ELECTRIQUE, DISPOSES SUIVANT DES LIGNES, DES MOYENS DE COMMANDE SEQUENTIELS5 DE CES MODULATEURS, UN COLLECTEUR DE LUMIERE3 COMPORTANT DES ELEMENTS DISPOSES SUIVANT DES COLONNES ET UN ENSEMBLE DE PHOTODETECTEURS4 COUPLES OPTIQUEMENT A CE COLLECTEUR DE LUMIERE.

Description

DISPOSITIF DE PRISE DE VUES EN INFRAROUGE
La présente invention concerne un dispositif de prise de vues dans la gamme des longueurs d'ondes infrarouges. Elle trouve une application particulièrement intéressante dans le cadre des caméras photographiques, cinématographiques ou de type télévision, qui seront appelées dans ce qui suit plus simplement caméras thermiques infrarouges.

Les dispositifs de l'Art Connu comprennent un organe de balayage mécanique permettant de projeter une image élémentaire d'un objet sur un organe opto-électronique de détection.

Le balayage peut être effectué suivant deux axes orthonormés pour effectuer une exploration bidimensionnelle d'un objet ou encore suivant un seul axe.

On fait appel pour ce faire à des organes de types miroirs pivotants, prismes tournants ou éléments optiques analogues.

De tels dispositifs sont décrits, par exemple, dans le livre de J.M. LLOYD: "Thermal Imaging Systems" (aux éditions: Plenum Press;
New York et Londres; 1975).

Ces dispositifs présentent les défauts habituels aux dispositifs comprenant des pièces en mouvement. Notamment, les vitesses de balayage pouvant être atteintes ne sont pas compatibles avec une application de type télévision, en temps réel.

Dans certaines applications d'imagerie en infrarouge, il est fait appel à des éléments dispersifs du type réseau optique de diffraction. Ces éléments présentent l'inconvénient de la sélectivité car leurs caractéristiques sont liées de façon étroite à la longueur d'onde et de ce fait ne sont utilisables que dans des domaines étroits du spectre des longueurs d'onde.

L'invention se propose de pallier les inconvénients de l'Art Connu, en particulier permet d'éviter de recourir à un balayage mécanique et à l'utilisation d'éléments optiques dispersifs du type réseau de diffraction ou réseau à pas variable.

L'invention a donc pour objet un dispositif de prise de vues dans le spectre des longueurs d'ondes lumineuses infrarouges comprenant des moyens optiques pour former l'image d'un objet émettant un rayonnement infrarouge dans un plan image et des moyens d'analyse de l'intensité optique de zones élémentaires de l'image réparties suivant des lignes et des colonnes, caractérisé en ce que les moyens d'analyse comprennent::
- un obturateur comprenant une lame à faces principales parallèles et divisé en bandes parallèles auxdites lignes, chaque bande constituant un modulateur de lumière fonctionnant en tout ou rien, à commande électrique, chaque modulateur étant associé à une des lignes de manière à bloquer ou transmettre des rayons lumineux incidents;
- des moyens de commande séquentiels de l'état de transmission ou de bloquage de ces modulateurs délivrant des signaux électriques de commande de manière à ce qu'à tout instant un seul modulateur transmette des rayons lumineux incidents;
- un collecteur de lumière captant les rayons lumineux transmis par un quelconque des modulateurs;
- et des organes optoelectroniques de détection sensibles aux longueurs d'ondes lumineuses infrarouges; chaque organe optoélectronique étant couplé optiquement au collecteur de lumière et délivrant un signal de sortie représentatif de l'intensité optique du flux de rayons lumineux captés.

L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparattront à l'aide de la description qui suit, en référence aux figures annexées:
- la figure 1 représente schématiquement un dispositif de prise de vues en infrarouge selon l'Art Connu;
- la figure 2 illustre l'agencement des éléments principaux d'un dispositif de prise de vues en infrarouge selon l'invention;
- la figure 3 représente un obturateur utilisé dans le dispositif de l'invention, selon une première variante de réalisation;
- les figures 4 à 8 illustrent le fonctionnement de cet obturateur;
la figure 9 est une courbe illustrant le phénomène physique mis en oeuvre lors du fonctionnement de cet obturateur;
- la figure 10 illustre une deuxième variante de réalisation d'obturateur;;
- les figures Il à 13 illustrent deux variantes de réalisation principales de collecteurs de lumière utilisés par le dispositif de l'invention.

La figure 1 illustre schématiquement le fonctionnement d'un dispositif de prise de vues infrarouge selon un exemple de réalisation de l'Art Connu.

Un objet, représenté sur la figure 1 par une portion de plan O est analysé par le dispositif de prise de vues. Pour ce faire, un système de balayage bidimentionnel comprenant deux miroirs pivotants MX et MZ autour de deux axes, X et Z, conjugue optiquement des zones élémentaires OE de l'objet O avec le plan d'un photodétecteur PD. La conjugaison optique s'effectue à l'aide d'une lentille ou plus généralement d'un objectif L, l'objet
O et le photodétecteur PD étant disposés, respectivement dans les plans objet et image de l'objectif L.

Des moyens de commande, non illustrés, permettent la mise en rotation autour de leurs axes respectifs, EX et ss Z, des miroirs MZ et MX.

Les mouvements de ces miroirs sont synchronisés de manière à effectuer l'exploration de l'objet O selon une configuration de balayage prédéterminée.

Le plus souvent le balayage sera du type télévision, c'est-àtire comprenant l'exploration séquentielle des points d'une ligne, par exemple suivant l'axe Y, et l'exploration séquentielle des lignes, suivant l'axe Z, de maniere a explorer toutes les zones élémentaires de l'objet.

Le photodétecteur convertit l'énergie lumineuse détectée en signal électrique transmis à un circuit de traitement de signal A dont la sortie alimente un dispositif de visualisation, par exemple un écran cathodique.

Des moyens de mémorisation tampon doivent naturellement être prévus pour adapter la vitesse du balayage mécanique à celle du balayage électronique mise en oeuvre pour un écran cathodique.

On peut encore utiliser des moyens de visualisation à rémanence.

Pour pallier les inconvenients présentés par les dispositiis de l'Art
Connu, l'invention propose un dispositif qui évite le recours à des solutions de balayages électromécaniques.

La figure 2 représente schématiquement la structure d'un dispositif de prise de vues dans le domaine de l'infrarouge selon l'invention.

Outre un objectif classique 1, approprié à l'application envisagée dans le domaine des longueurs d'ondes infrarouges, le dispositif selon l'invention se caractérise par les éléments principaux suivants:
.un obturateur électro-optique plan 2 divisé en un nombre déterminé de modulateurs de lumière individuels 201 à 206 de formes linéiques;
un collecteur de lumière 3;
et une barrette 4 de détecteurs optolectroniques, 40 à 49.

De façon plus précise, l'obturateur se présente sous la forme d'une lame 20 à faces paralllèles, disposée dans l'espace de manière à ce que ses faces principales soient orthogonales à l'axe optique A de l'objectif 1 de prise de vues et situées de part et d'autre du plan image de cet objectif.

L'objectif a typiquement une distance focale D de l'ordre de 200 mm.

L'obturateur électrooptique 2, élément principal du dispositif de prise de vues, comprend au moins une lame 20 à faces principales parallèles en matériau doté de propriétés électrooptiques. Les modulateurs individuels, dont six ont été représentés sur la figure 1, 201 à 206, sont définis par la présence d'électrodes Et à E6, en matériau conducteur de l'électricité, ayant la forme d'une lamelle inscrite dans un rectangle. L'épaisseur de ces électrodes doit être suffisament faible pour être transparentes aux longueurs d'ondes utilisées.

Typiquement, l'épaisseur est de l'ordre du micromètre. Un matériau utilisable pour cette application est l'oxyde d'indium (In203).

Comme il sera décrit de façon plus détaillée dans ce qui suit, divers effets peuvent être mis en oeuvre pour moduler la lumière, notamment des effets électroKptiques et des effets thermiques qui se traduisent par une variation du coefficient de transmission.

Dans le première cas, il s'agit d'un effet électrooptique linéaire se traduisant par des variations de biréfringence. Un champ électrique doit être établi au sein du matériau. Il est alors nécessaire de disposer des électrodes de part et d'autre du matériau actif 20.

De façon préférentielle, il est prévu une contre-électrode unique EÇ recouvrant l'une des faces principales de la lame 20 constituant l'obturateur 2 et un nombre déterminé, N, d'électrodes, dont six-ont été représentes sur la figure 2, E1 à E6, se présentant chacune sous la forme d'une bande rectangulaire. Chaque électrode, E1 à E6, avec la contre-électrode EC unique définit un des modulateurs élémentaires, 201 à 206. Chaque modulateur est associé à ce qui sera appelé par la suite une ligne de balayage vertical.

Des moyens de commande 5, reliés électriquement à ces électrodes, complètent l'ensemble et seront également explicités dans ce qui suit.

Le matériau composant la lame 20 à faces parallèles de l'obturateur est,tel que sa transparence, c'est-à-dire son coefficient de transmission, dans le domaine infrarouge, est fonction de la différence de potentiel existant entre les paires d'électrodes en vis-à-vis, c'est-à-dire les paires E1 EC à E6 - EC
L'effet electro-optique linéaire peut être mis en oeuvre dans des matériaux tels que l'arséniure de gallium (Ga As), le telliure de cadmium (Cd Te), le sulfure de cadmium (Cd S) ou dans certains cristaux liquides.

Lorsque l'on soumet ces matériaux à une différence de potentiel, il y a variation de la biréfringence. Si l'on dispose le matériau ainsi soumis à une différence de potentiel entre des polariseurs linéaires, dont les directions privilégiées de polarisation sont convenablement orientées, on observe des variations du coefficient de transmission de l'ensemble, fonction de l'amplitude de la différence de potentiel.

Si la différence de potentiel est d'amplitude suffisante, chaque modulateur fonctionne alors en tout ou rien.

La figure 3 représente une réalisation d'un obturateur 2, selon cette technologie, mettant en oeuvre des cristaux liquides. Cet obturateur 2 comprend une lame de cristal liquide XL, de type nématique en hélice, disposée entre deux parois, V1 et V2, en matériau transparent dans le domaine des infrarouges, sur lesquelles ont été déposées les électrodes, E1 à
E6 et une contre-électrode Ee, dans l'exemple illustré sur la figure 3.

L'ensemble est disposé entre des films polariseurs P1 et P2, de directions de polarisations privilégiées parallèles entre elles.

L'obturateur 2 est sous la commande d'un bloc de commande 5, comprenant une source de tension continue 50 et un jeu de commutateurs unipolaires C1 à Cg.

L'une des bornes (par exemple la borne négative) de la source 50 est au
même potentiel que la contre-électrode EC, et l'autre borne (la borne
positive) est reliée par une liaison unique 1 à l'une des bornes de tous les
commutateurs C1 à C6. Ceux-u sont reliés par des liaisons individuelles,
connectées à leurs autres bornes, aux électrodes E1 à E6.

I1 doit être bien entendu que ces commutateurs peuvent être de tous
types et dans une réalisation préférentielle prendre ia forme de circuits
semiconducteurs intégrés dont la vitesse de commutation est compatible
avec les applications envisagées par l'invention.

Le nombre d'électrodes à commander est naturellement, dans la
réalité plus élevé que celui représenté à titre d'illustration. Ce nombre
d'électrodes qui correspond à des lignes de balayage est typiquement de
l'ordre de 500 à 600, si l'on envisage des applications de type télévision. il en
est de même pour la division de l'obturateur selon des colonnes qui
correspondent aux nombres de photodétecteurs. Cet aspect sera détaillé
dans ce qui suit. L'obturateur a dans ce cas des dimensions typiques de
l'ordre de 5 cm X 5 cm.

Selon un des aspects de l'invention, un seul modulateur élémentaire,
201 à 206, doit transmettre la lumière à chaque instant. Les commutateurs
sont sous la commande d'un circuit de commande cyclique 51 représenté sur
la figure 3 sous la forme d'un registre à décalage rebouclé sur lui-même.

Celui-ci définit une mémoire à recirculation dans laquelle circule,- d'étage oen étage, un bit à l'état logique "1". Celui-ci active, à tour de rôle, les
sorties S1 à S6 du registre et commande de ce fait la fermeture cyclique des
commutateurs C1 à C6. Le décalage s'effectue sous la commande d'impul
sions transmises à une entrée d'horloge H.

Naturellement, tous autres circuits séquentiels assurant la commande
cyclique des commutateurs C1 à C6 sont utilisables.

De tels circuits, ainsi que les commutateurs, sont couramment disponi
bles sous la forme de circuits intégrés à semiconducteurs.

Le fonctionnement des modulateurs individuels, c'est-à-dire essentiel
lement des cellules constituées par une lame de cristal liquide entre deux
électrodes coopérant avec les films polariseurs P1 et P2, va maintenant être
explicité en relation avec les figures 4 à 8.

Sur ces figures, R1 représente une vibration lumineuse d'un faisceau
incident. A la traversée du polariseur P1, la vibration R1 a été polarisée linéairement suivant une direction p que l'on suppose parallèle à un axe Y d'un trièdre de référence orthonomé XYZ.

Chaque cellule à cristal liquide se compose essentiellement de deux parois planes, supérieure et inférieure, respectivement V1 et V2, transparentes. Ces deux parois, supérieure et inférieure, ainsi que des parois latérales non représentées, délimitent un volume rempli de cristal liquide
XL. Le cristal liquide utilisé dans l'invention est du type nématique en hélice, à forte anisotropie diélectrique positive. On peut obtenir une telle configuration soit en frottant les parois V1 et V2 suivant des directions orthogonales entre elles soit en soumettant ces parois à une évaporation de silice sous incidence rasante suivant ces mêmes directions. Les molécules du cristal liquide vont prendre des directions d'orientation toutes identiques pour un même plan XY de l'axe Z du trièdre orthonormé.Au voisinage de la paroi V, cette orientation sera parallèle à la direction parallèle à la direction p. Il en est de même au voisinage de la paroi V2. Pour tout plan intermédiaire comprls entre les parois V1 et V2 (suivant la direction z), les molécules du cristal liquide XLê vont prendre des orientations Pi qui vont tourner progressivement de la direction p à la direction p9. L'angle 0 que forme ces deux directions est un angle de ( w/2 radiants)
La figure 4 représente l'état d'une des cellules bloquant la lumière, par exemple la cellule définie par les paires d'électrodes E1 - EC (figure 3).

Si une vibration lumineuse polarisée R1 traverse la cellule de cristal liquide représentée sur la figure 4, la direction de polarisation p va tourner pour être eri tous points de l'axe Z parallèle aux directions privilégiées pi de l'orientation des molécules du cristal liquide. La vibration lumineuse R1 émerge de la cellule à cristal liquide avec une direction de polarisation pl orthogonale à p. Ceci est vrai en l'absence de différence de potentiel appliquée aux bornes des électrodes E1 et EC
Lorsqu'on soumet ces électrodes à une différence de potentiel, les mollecules de cristal liquide XL vont basculer et prendre, Si cette différence de potentiel est suffisante, une orientation parallèle à l'axe Z, comme représente sur la figure 5. Il s'ensuit qu'une vibration lumineuse polarisée R1 traversant la cellule à cristal liquide garde sa direction de polarisation inchangée. J a vibration émergcnte a une direction de polarisation p' parallèle à p.

Pour qu'il y ait rotation de la direction de polarisation de (cl12) radians en l'absence de tension, il est nécessaire que la relation suivante soit satisfaite :
d. An ; dans laquelle x
- d est l'épaisseur de la lame de cristal liquide de la cellule CXL
- A est la longueur d'onde de l'onde incidente
- An l'anisotropie optique.

A titre d'exemple non limitatif, le cristal liquide XL peut être du Pentyl-cyano-biphényl:

Un tel cristal a une anisotropie diélectrique positive d'environ 10.

L'anisotropie optique n est de l'ordre de 0,2.

L'épaisseur d de la lame de cristal liquide est comprise typiquement dans une gamme 10 à 20 micromètres. Dans ces conditions, la tension nécessaire pour faire basculer l'orientation moléculaire est de 1,2 volt, tension que l'on référence SEUIL'
La figure 5 représente l'état du modulateur défini par le jeu d'électrodes E2 - EC (figure 3) qui transmet la lumière.

La figure 8 illustre l'allure de la courbe O (en radiants) en fonction de la tension V appliquée entre électrodes.

La cellule - à cristal liquide est précédée et suivie de polariseurs linéaires respectivement P1 et P2. Les directions de polarisation de ces deux polariseurs sont paralllèles. On peut utiliser des films Polarold (marque déposée), par exemple les types NH42 ou NH35. Ces films peuvent être.

collés directement sur la face de sortie des cellules à cristal liquide.

La figure 6 explicite le fonctionnement global d'un modulateur optique élémentaire dans les conditions d'opération de la cellule à cristal liquide illustrées par la figure 4, c'est-à-dire pour V = 0.

Dans ce cas, la direction de polarisation p de l'onde incidente, imposée par le polariseur P1, tourne de ( 7r/2) radians. Le polariseur P2, de même direction privilégiée de polarisation que le polariseur P1, va interdire toute transmission de lumière.

La figure 7 explicite le fonctionnement global d'un modulateur optique élémentaire dans les conditions d'opération de la cellule à cristal liquide illustrée par la figure 5, c'est-àdire que pour V > , SEUIL Dans ce cas,
I'onde incidente R1, après traversée de la cellule, conserve la direction de polarisation p imposée par le polariseur P1. Les directions de polarisation p et p' sont donc parallèles entre elles et parallèles à la direction de polarisation privilegiée du polariseur aval P2. Celui-ci transmet donc, avec une perte d'énergie négligeable, l'onde R1.

Lorsque l'on utilise d'autres types de matériaux à effet électrooptique, tel l'arséniure de gallium déjà cité, ces matériaux transmettent en général la lumière en l'absence de champ électrique. On peut donc adopter dans ce cas la même structure que celle qui vient d'être décrite en relation avec les figures 3 à 8 à condition de croiser de (tir /2) radians les directions privilégiées de polarisation des films polariseurs P1 et P2. De cette manière, en l'absence de différence de potentiel entre deux électrodes d'une paire, il y a extinction des rayons lumineux en sortie du modulateur.

Un deuxième effet connu pouvant être mis en oeuvre pour la réalisation de l'obturateur 2 est celui lié aux transitions de phases dans le dioxyde de vanadium. Ces transitions de phases se traduisent par des variations du coefficient de transmission de la lumière et sont induites par des variations de température.

A une température inférieure à un seuil déterminé, ce matériau transmet la lumière, ce seuil étant supérieur aux températures ambiantes usuelles. Lorsqu'on échauffe le matériau, on constate que le coefficient de transmission de la lumière décroît brutalement.

La figure 9 est la courbe des variations du coefficient de transmission en pourcentage CT d'un film de dioxyde en fonction de la température, (en OC). La courbe a été tracée pour une longueur d'onde X = 9,1 micromètres.

On constate une chute- brutale du coefficient de transmission auessus de 500 C.

Lorsqu'on revient à la température ambiante, c'estàZire auSessous de 500 C, le coefficient de transmission redevient égal à ce qu'il était auparavent, ctest-àtire de l'ordre de 85 % de la lumière incidente. On constate également que le courbe présente de l'hystéreris, mais ce fait n'a pas d'importance dans le cadre de l'invention.

Pour pouvoir tirer profit du phénomène physique qui vient d'être rappelé, il faut donc soumettre le matériau actif, c'est-àire le dioxyde de vanadium non à un champ électrique mais à une élévation de température.

Aussi, il est nécessaire d'adapter la structure de l'obturateu 2 et des circuits de commande 5.

La figure 10 illustre un exemple de réalisation d'obturateur 2 mettant en oeuvre cette technologie.

La contreélectrode EC devient inutile. Les électrodes, E1 à E6 sur la figure 10, ont la même forme que précédemment et doivent naturellement etre transparentes dans l'infrarouge. Elles sont déposées sur un film FL de dioxyde de vanadium. Cependant, elles doivent présenter une résistance électrique. On fait circuler dans ces électrodes un courant d'amplitude suffisant pour que, par effet Joule, l'échauffement du matériau sous-jacent soit suffisant pour atteindre le seuil de basculement de la courbe du coefficient de transmission CT.Dans les circuits de commande, la source de tension doit être remplacée par un générateur S0' de courant I de manière à ce qu'un courant circule dans toutes les électrodes sauf une. 1l n'y a donc, à chaque instant qu'un seul commutateur ouvert, le commutateur C2 dans l'exemple illustré. L'une des extrémités de chaque électrode est reliée par une liaison monofilaire, 11 à 16, aux commutateurs, C1 à C6. Les autres extrémités des électrodes sont connectées en commun à l'une des bornes du générateur de courant 50' de manière à refermer le circuit.

Les autres éléments des circuits de commande 5 peuvent être identiques à ceux décrits en relation avec la figure 3.

Le film FL de dioxyde de vanadium est disposé sur un substrat SB qui assure le maintien mécanique de l'ensemble. Ce substrat SB doit naturellement être transparent dans l'infrarouge. Il peut être réalisé, par exemple, en germanium.

Par le jeu du fonctionnement de l'obturateur 2, dont deux variantes de réalisation principales viennent d'être décrites, à chaque instant une seule zone linéique d'une image d'un objet formée par l'objectif 1 (figure 2) est analysée.

Cette résolution est naturellement insuffisante. Pour une analyse complète d'une image, il y a lieu d'effectuer une analyse de zones élémen taires d'une ligne de balayage définie par chaque modulateur élémentaire, 201 à 206 dans les exemples illustrés.

Pour obtenir une définition suffisante, il y a lieu de subdiviser chaque ligne en zones élémentaires d'analyse et d'associer à chacune de ces zones un photodétecteur qui convertit l'invensité optique détectée en un signal électrique représentatif.

Pour ce faire, on utilise une barrette de photodétecteurs, 40 à 49 (figure 1). Ces photodétecteurs doivent être sensibles aux longueurs d'ondes infrarouges.

On peut utiliser des photodétecteurs connus sous le sigle 'M.C.T." (pour Mercure-Cadmium-Tellure HgCdTe). Il faut noter que ces éléments doivent être refroidis.

Pour une application de type télévision, le nombre de zones nécessaires est, comme il a été rappelé, de l'ordre de 5 à 600.

Une autre disposition adoptée par l'invention consiste en un collecteur de lumière guidant la lumière transmise par tous les modulateurs disposés sur une même colonne, c'est-àtire suivant une direction orthogonale aux plus grandes dimensions des électrodes (figure 2: E1 à E6). En réalité, selon une disposition importante de l'invention qui a été rappelée, un seul des modulateurs appartenant à une colonne, transmet de la lumière à chaque instant. Le collecteur de lumière assure donc le multiplexage spatial des zones élémentaires d'analyse réparties suivant les colonnes.

L'analyse de l'image selon les lignes est donc effectuée en parallèle (signaux de sortie des photodétecteurs) et l'analyse de l'image selon les colonnes est effectuée séquentiellement.

Diverses c.fnfigurations de collecteurs de lumière sont possible.

La figure 11 illustre une première variante de réalisation d'un collecteur de lumière 3.

Il est prévu des lamelles à faces principales sensiblement planes et arallèles, se comportant comme des guides d'onde et collectant chacune le flux lumineux correspondant à une colonne. Trois lamelles 30, 38 et 39 ont été représentées sur la figure 11.

Les faces d'entrée 300, 380 et 390, accolées à la face de sortie de l'obturateur, sont inscrites dans un rectangle iléfinissant une colonne.

Le croisement d'une ligne, c'est-à-dire la surface d'une électrode et d'une colonne, c'est-à-dire encore d'une face d'entrée des lamelles, définit une zone élémentaire d'analyse, par exemple Z59 sur la figure 11. Les dimensions typiques de cette zone sont de l'ordre de 50 à 100 micromètres.

Les faces de sortie, par exemple 391, ont une surface de l'ordre de grandeur de la surface de captation des photodétecteurs pour optimiser le couplage optique.

Les parois supérieures et inférieures, par exemple 392 et 393, ont un profil arrondi réalisé de manière à ce que quel que soit le point d'impact d'un rayon lumineux incident R1, celuici soit "piégés' et, par réflexions multiples sur ces parois, soit transmis aux faces de captation des photodétecteurs, par exemple le photodétecteur 49 dans l'exemple illustré.

Sur la figure il est illustrée la marche d'un rayon R1 transmis à un instant donné, par le modulateur individuel défini par l'électrode E5.

Dans la réalité, il est difficile de réaliser un collecteur à partir d'une lamelle monolithique.

Une méthode utilisable est de réaliser un tel collecteur à partir d'une nappe de fibres optiques, F1 à F6, comme illustré par la figure 12,
L'extrémité arrière de cette nappe, devant être couplée optiquement à un des photodétecteurs, est soumise à une opération de fusion et d'étirement de façon à fusionner en un seul guide d'onde lumineuse toutes les fibres optiques
Naturellement, le matériau de ces collecteurs de lumière doit être transparent dans l'infrarouge.

S'il s'agit dè fibres optiques, on peut utiliser du tantalobromure de potassium, transparent à une longueur d'onde de 10,6 micromètres par exemple et connu sous la référence "KRS.5".

La figure 13 illustre une deuxième variante de réalisation d'un collecteur de lumière 3 selon l'invention, à base d'éléments optiques plus traditionnels.

I1 comprend un réseau R3 de lentilles hémi-cylindriques, R31 à R36, les surfaces cylindriques étant en regard de la face de sortie de l'obturateur.

Les cylindres enveloppes des lentilles de ce réseau ont des axes de symétrie parallèles aux plus grandes dimensions des électrodes, E1 à E6, c'est-à-dire parallèles aux lignes. A chaque modulateur individuel est associée une lentille. Ceci implique que le diamètre des cylindres enveloppes est de l'ordre de grandeurs de la largeur des bandes formant électrodes.

A ce réseau R3 est accolée une lentille plan convexe L3, inscrite également dans un cylindre. La surface convexe est disposée du côté de la barrette 4 de photodétecteur. Celle-êi est disposée au foyer de cet ensemble de lentilles R3 -L3 et sur un axe t commun à l'axe optique de l'objectif 1 (figure 2).

Sur la figure 13 est illustrée schématiquement la marche des rayons lumineux transmis à un instant donné, par un des modulateurs individuels, associé à l'électrode E2 dans I'exemple illustré.

La présente invention n'est pas limitée aux seuls exemples de réalisation décrits à titre d'illustration.

On peut notamment utiliser un réseau bidimensionnel de photodétecteurs associés à un faisceau également bidimensionnel de fibres optiques collectrices de lumière. Cependant, un tel réseau est, dans l'état actuel des techniques, difficile à réaliser, pour les longueurs d'ondes situées dans l'infrarouge.

L'exploitation qui est faite des signaux électriques générés en sortie des photodétecteurs est tout à fait classique et nia pas à d'être décrite plus avant. Par des méthodes bien connues également, il y a lieu de synchroniser le balayage vertical de lignes, c'est-à-dire l'activation séquentielle des modulateurs individuels et le multiplexage des signaux générés en parallèle par les photodétecteurs, chaque signal correspondant à une colonne.

Enfin, il peut être utile de noter que dans la gamme infrarouge, deux spectres centrés sur les longueurs d'ondes respectives 3,5 micro mètres et 8,12 micromètres sont particulièrement intéressants.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de prise de vues dans le spectre des longueurs d'ondes lumineuses infrarouges comprenant des moyens optiques (1) pour former l'image d'un objet émettant un rayonnement infrarouge dans un plan image et des moyens d'analyse de l'intensité optique de zones élémentaires de l'image réparties suivant des lignes et des colonnes; caractérisé en ce que les moyens d'analyse comprennent:

- un obturateur (2) comprenant une lame (20) à faces principales parallèles et divisé en bandes parallèles auxdites lignes, chaque bande constituant un modulateur de lumière (201 à 206 ) fonctionnant en tout ou rien, à commande électrique, chaque modulateur étant associe à une des lignes de manière à bloquer ou transmettre des rayons lumineux incidents;

- des moyens de commande (5) séquentiels de l'état de transmission ou de bloquage de ces modulateurs (201 - 206) délivrant des signaux électriques de commande (S1 - S6) de manière à ce qu'à tout instant un seul modulateur transmette des rayons lumineux incidents;

- un collecteur de lumière (3) captant les rayons lumineux transmis par un quelconque des modulateurs;;

- et des organes optoelectroniques de détection (4) sensibles aux longueurs d'ondes lumineuses infrarouges; chaque organe (40 - 49) optoélectronique étant couplé optiquement au collecteur de lumière (3) et délivrant un signal de sortie représentatif de l'intensité optique du flux de rayons lumineux (R1) captés.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, la lame (20) à faces principales parallèles de l'obturateur (2) étant constituée par un matériau présentant un effet électrooptique linéaire se traduisant par des variations de biréfringence induites par application d'un champ électrique en son sein, l'obturateur (2) comprend en outre des premier (P1) et second (P2) polariseurs linéaires disposés de part et d'autre de la lame, un jeu de paires d'électrodes (E1 - E) en matériau conducteur de l'électricité, et transparentes dans l'infrarouge disposées sur les faces principales de la lame (20), chaque paire délimitant-un desdits modulateurs en bande et recevant les signaux électriques (S1 - 6 des moyens de commande (5) de manière à créer un champ électrique au sein du matériau de la lame (20) occasionnant une rotation de ( ni2) radians de la direction de polarisation d'un rayon lumineux (R1) polarisé linéairement pour un premier état des signaux électriques de commande et aucune rotation pour un second état et en ce que les premier (P1) et second (P2) polariseurs ont leurs axes de polarisation disposés dans l'espace de manière à ce qu'un rayon lumineux incident (R1) polarisé linéairement suivant une première direction (P) par le premier polariseur (val) soit bloqué ou transmis par le second polariseur (P2) selon que les signaux électriques de commande prennent leur premier (V = 0) ou second (V 6 VSEUIL) états.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau est choisi parmi les matériaux suivants : arséniure de gallium, telliure de Cadmium, séleniure de cadmium, sulfure de Cadmium ou est constitué par une lame de cristal liquide (XL) comprise entre deux parois (V1, V2) en matériaux transparents dans l'infrarouge.

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, la lame à faces principales parallèles est constituée par un film (FL) de dioxyde de vanadium dont la courbe décrivant les variations de coefficient de transmission (CT) de la lumière dans l'infrarouge en fonction de la température (T C) présente un brusque basculement pour un seuil déterrniné entre des valesirs respectives proche de l'unité et proche de zéro, disposé sur un support (SB) transparent dans l'infrarouge et en ce que des électrodes (E1

E6) en matériau conducteur de l'électricité, transparentes dans l'infrarouge, ayant la forme de bandes résistives, délimitant chacune un desdits modulateurs (201 - D sont disposés en contact thermique avec l'une des faces du film (FL) de dioxyde de vanadium, de manière à induire par effet Joule, une élévation de température auçdessus du seuil déterminé lorsqu'elles sont parcourues par un courant électrique dont l'amplitude dépasse un seuil préétablie lesdits moyens de commande délivrant des signaux (S1 96) de courants électriques prenant deux états d'amplitudes respectivement supérieure et inférieure au seuil préétabli.

5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes optoélectron-ques de détection (4) sont constitués par une barrette unique de pho*odétecteurs (40-49), et en ce que le collecteur de lumière Q3) comporte des éléments (30 - 39) collecteurs de lumière associés à chaque colonne consistant en des lames à faces latérales parallèles formant guides d'ondes lumineuses munies d'une face d'entrée (300-390) inscrite dans un rectangle et recouvrant tous les modulateurs de manière à capter le flux instantané de rayons lumineux transmis par l'un quelconque de ceux-ci; d'une face de sortie (391) couplée optiquement à une desdites photodiodes (40-49). la surface de la face de sortie etant adaptée à la surface de la réception de ces photodétecteurs et des faces supérieure (392) et inférieure (393) à profil arrondi de manière à canaliser, par réflexions multiples sur ces faces, les rayons lumineux (R1) captés vers la face de sortie (391).

6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes optoélectroniques de détection sont constitués par une barrette unique de photodétecteurs (40 - 49) et en ce que le collecteur de lumière comporte des éléments collecteurs (30-39) de lumière associés à chaque colonne et constitués par une nappe de tronçons de fibres optiques (F1 - F6), une première extrémité des tronçons étant couplée optiquement à un des modulateurs en bande et les secondes extrémités étant fusionnées en un guide unique couplé optiquement à l'une desdits photodétecteurs (49).

7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes opto-électroniques de détection sont constitués par une barrette (4) unique de photodétecteurs (40 - 49) et en ce que le collecteur de lumière (3) est constitué par un réseau (R3) de lentilles (R31 - R36) hémicylindriques, une lentille étant associée à chaque modulateur en bandes, et une lentille planconvexe (L3) accolée à ce réseau, la paroi convexe étant inscrite dans une enveloppe cylindrique; la barrette (4) de photodétecteurs (40 -49) étant disposée au foyer image de l'ensemble réseau de lentilles hémicylindriqueslentilles plan-convexe.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caracté- risé en ce que les photodétecteurs sont des photodiodes (40 - 49) au mercure-cadmium-tellure.