FR2690533A1 - Capteur de type appareil de prise de vue. - Google Patents
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Abstract
L'invention se rapporte principalement à un capteur du type appareil de prise de vue. L'invention a pour objet un capteur du type appareil de prise de vue comportant des moyens optiques de formation d'images sur un détecteur photo-électrique matriciel dans un angle de champ alpha dans un premier plan incluant l'axe optique des moyens de formation d'images et dans un angle de champ beta dans un second plan incluant l'axe optique des moyens de formation d'images et perpendiculaire au premier plan, les angles de champ alpha et beta formant le champ de vision du capteur, caractérisé en ce que le détecteur photo-électrique matriciel comprend une pluralité de détecteurs photo-électriques matriciels élémentaires, en ce que les moyens optiques de formations d'images comportent une pluralité d'objectifs élémentaires, chaque objectif élémentaire formant une image sur un détecteur photo-électrique matriciel élémentaire dans un angle de champ spécifique du champ de vision du capteur.
Description
CAPTEUR DE TYPE APPAREIL DE PRISE DE VUE
L'invention se rapporte principalement à un capteur du type appareil de prise de vue.
L'invention se rapporte principalement à un capteur du type appareil de prise de vue.
II est connu de former une image avec un objectif sur un détecteur matriciel photo-électrique.
Le champ de vision de l'appareil de prise de vue est limité par l'angle du champ de l'objectif.
De plus, la formation d'une image nette sur le détecteur impose une disposition géométrique du détecteur par rapport à l'objectif réalisée grâce à un boîtier rigide, lourd et encombrant.
C'est par conséquent un but de la présente invention de réaliser un capteur du type appareil de prise de vue comportant un détecteur photo-électrique matriciel présentant un encombrement et une masse réduits.
C'est également un but de la présente invention de réaliser un tel capteur ayant un champ de vision important.
C'est aussi un but de la présente invention d'offrir un tel capteur procurant une image de haute qualité.
C'est également un but de la présente invention d'offrir un tel capteur susceptible de fonctionner pendant une longue période dans des conditions difficiles, notamment à bord d'un satellite, sans dégradation.
Ces buts sont atteints par la mise en oeuvre d'une pluralité d'objectifs formant une pluralité d'images élémentaires sur une pluralité de détecteurs photo-électriques matriciels, l'angle de champ de chaque objectif correspondant à un angle solide différent du champ de vision total de l'appareil de prise de vue.
Dans la variante de réalisation préférée, tous les détecteurs photo-électriques matriciels sont formés sur une puce semi-conductrice unique, tous les objectifs ayant des axes optiques parallèles, le décalage des angles solides des angles de champ des divers objectifs étant obtenu par un ou des élément(s) optique(s).
Avantageusement, la même puce comporte également la logique de gestion du détecteur photo-électrique, ce qui permet la réalisation d'un capteur intelligent.
L'invention a principalement pour objet un capteur du type appareil de prise de vue comportant des moyens optiques de formation d'images sur un détecteur photo-électrique matriciel dans un angle de champ a dans un premier plan incluant l'axe optique des moyens de formation d'images et dans un angle de champ ss dans un second plan incluant l'axe optique des moyens de formation d'images et perpendiculaire au premier plan, les angles de champ a et ss formant le champ de vision du capteur, caractérisé en ce que le détecteur photo-électrique matriciel comprend une pluralité de détecteurs photo-électriques matriciels élémentaires, et en ce que les moyens optiques de formation d'images comportent une pluralité d'objectifs élémentaires, chaque objectif élémentaire formant une image sur un détecteur photo-électrique matriciel élémentaire dans un angle de champ spécifique du champ de vision du capteur.
L'invention a également pour objet un capteur, caractérisé en ce que tous les détecteurs photo-électriques matriciels élémentaires sont réalisés sur une même microplaquette semi-conductrice.
L'invention a également pour objet un capteur, caractérisé en ce que l'ensemble des objectifs élémentaires est réalisé sous la forme d'un réseau d'éléments optiques diffractifs.
L'invention a également pour objet un capteur, caractérisé en ce que tous les objectifs élémentaires ont des axes optiques parallèles et en ce que le capteur comporte, en outre, des moyens optiques de déviation du faisceau lumineux illuminant les divers objectifs élémentaires.
L'invention a également pour objet un capteur, caractérisé en ce que l'élément de déviation de la lumière illuminant les divers objectifs élémentaires comportent une lentille plan- concave, la concavité étant dirigée dans la direction d'observation.
L'invention a également pour objet un capteur, caractérisé en ce que les moyens optiques assurant la déviation de la lumière illuminant les objectifs élémentaires comportent un élément optique diffractif.
L'invention a également pour objet un capteur, caractérisé en ce que les moyens optiques assurant la déviation de la lumière illuminant les objectifs élémentaires comportent un réseau d'éléments diffractifs, un élément du réseau étant placé devant chaque objectif élémentaire.
L'invention a également pour objet un capteur, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'isolement optique de la lumière provenant des divers objectifs, notamment du type masque perforé et/ou microvolet.
L'invention a également pour objet un capteur, caractérisé en ce que les détecteurs photo-électriques matriciels élémentaires sont des dispositifs à transfert de charges.
L'invention a également pour objet un capteur, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier d'encapsulation du type boîtier d'encapsulation de composants semi-conducteurs, comportant une fenêtre de prise de vue en face avant.
L'invention a également pour objet un capteur, caractérisé en ce qu'il comporte des premiers moyens de lecture, à une première fréquence, de l'amplitude du signal illuminant les détecteurs photo-électriques matriciels élémentaires correspondant à un premier temps d'intégration du signal lumineux et de seconds moyens de lecture, à une seconde fréquence, de l'amplitude du signal illuminant les détecteurs photo-électriques matriciels élémentaires correspondant à un second temps d'intégration du signal lumineux.
L'invention a également pour objet un capteur, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, des moyens de mesure de l'amplitude du signal détecté par les détecteurs matriciels photo-électriques élémentaires ainsi que des moyens de commande de changement du temps d'intégration et de la fréquence de lecture des détecteurs photo-électriques matriciels élémentaires dont l'amplitude du signal recueilli ne correspond pas à un temps d'intégration optimal prédéterminé.
L'invention a également pour objet un capteur, caractérisé en ce que ledit capteur est un capteur de détection, d'acquisition et/ou de poursuite de cibles, notamment un capteur de rayonnement laser d'un système de télécommunication par rayonnement laser modulé pour satellites.
L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ci-après et des figures annexées données comme des exemples non limitatifs et sur lesquelles
- la figure 1 est une vue en coupe d'un appareil de prise de vue de type connu;
- la figure 2 est un schéma illustrant le principe mis en oeuvre dans le capteur selon la présente invention
- la figure 3 est un schéma d'un premier mode de réalisation du capteur selon la présente invention
- la figure 4 est un schéma d'un second mode de réalisation du capteur selon la présente invention
- la figure 5 est une vue en coupe d'un exemple de réalisation particulièrement performant d'un capteur selon la présente invention;
- la figure 6 est une vue de face du capteur de la figure 5;;
- la figure 7 est un schéma optique explicatif du fonctionnement du dispositif des figures 5 et 6
- la figure 8 est un schéma illustrant l'architecture d'un premier exemple de réalisation d'un détecteur selon la présente invention;
- la figure 9 est un schéma illustrant l'architecture d'un deuxième exemple de réalisation d'un détecteur selon la présente invention
- la figure 10 est un schéma illustrant l'architecture d'un exemple préféré d'un détecteur selon la présente invention
- les figures 12 à 15 illustrent diverses précisions de l'approximation d'une lentille classique réfractive par des optiques diffractives.
- la figure 1 est une vue en coupe d'un appareil de prise de vue de type connu;
- la figure 2 est un schéma illustrant le principe mis en oeuvre dans le capteur selon la présente invention
- la figure 3 est un schéma d'un premier mode de réalisation du capteur selon la présente invention
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- la figure 5 est une vue en coupe d'un exemple de réalisation particulièrement performant d'un capteur selon la présente invention;
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- la figure 8 est un schéma illustrant l'architecture d'un premier exemple de réalisation d'un détecteur selon la présente invention;
- la figure 9 est un schéma illustrant l'architecture d'un deuxième exemple de réalisation d'un détecteur selon la présente invention
- la figure 10 est un schéma illustrant l'architecture d'un exemple préféré d'un détecteur selon la présente invention
- les figures 12 à 15 illustrent diverses précisions de l'approximation d'une lentille classique réfractive par des optiques diffractives.
Sur les figures 2 à 10, on a utilisé les mêmes références pour désigner les mêmes éléments.
Sur la figure 1, on peut voir un appareil de prise de vue 1 de type connu comportant un boîtier 2 assurant le maintien et le positionnement d'un objectif 3 et d'un détecteur photo-électrique matriciel 4, par exemple d'un dispositif à transfert de charges (CCD en terminologie anglo-saxonne). II est bien entendu que le dispositif selon la présente invention n'est pas limité à l'utilisation de détecteurs photo-électriques de type dispositif à transfert de charges. La taille d du détecteur 4, les angles de champ a et ss dans deux plans perpendiculaires ainsi que la luminosité désirée imposent le choix d'un objectif 3, notamment en ce qui concerne sa longueur focale f et son ouverture. Les objectifs de type connu sont d'une masse et d'un encombrement importants, mais, de plus, imposent, pour pouvoir former une image nette sur le détecteur 4, une disposition géométrique qui doit être maintenue par un boîtier 2 rigide qui lui même devient de masse et d'encombrement importants. D'une part, le boîtier 2 maintien l'objectif 3 de façon à ce que son axe optique 5 soit perpendiculaire au plan du détecteur 4, et d'autre part, de façon à ce que, pour une mise au point à l'infini, le foyer de l'objectif 3 soit à une distance égale à sa longueur focale f du plan du détecteur 4, mesurée suivant l'axe optique 5.
Un exemple de capteur de type connu destiné à l'usage spatial ayant un champ de vision de 30 sur 40 a une masse de 600 g.
Un capteur du type appareil de prise de vue selon l'invention, dont le principe est illustré sur la figure 2, comporte une pluralité d'objectifs élémentaires 7, chaque objectif élémentaire assurant la formation d'une image sur un détecteur photo-électrique matriciel élémentaire 8 d'une pluralité de détecteurs photo-électriques matriciels élémentaires. Chaque objectif élémentaire 7 a un champ de vision différent de façon à ce que la somme des angles solides des champs de vision de tous les objectifs élémentaires 7 corresponde à l'angle solide du champ de vision désiré du capteur selon l'invention.L'utilisation d'une pluralité de détecteurs photo-électriques matriciels élémentaires 8 permet d'utiliser de tels détecteurs de dimensions réduites. II en résulte une diminution de la longueur focale des objectifs élémentaires 7, par rapport à la focale f de l'objectif 3 de la figure 1. Les foyers des objectifs élémentaires 7 étant plus proches des détecteurs photoélectriques matriciels élémentaires 8, le dispositif selon la présente invention est plus compact que l'appareil de prise de vue 1 de type connu. De plus, la proximité des objectifs 7 par rapport aux détecteurs 8 permet d'employer un boîtier rigide compact de faible masse. Ce boîtier, avantageusement réalisé en céramique dont les dilatations thermiques sont très faibles, permet un fonctionnement fiable en environnement hostile, notamment en environnement spatial.
Sur la figure 3, on peut voir un premier exemple de réalisation d'un capteur selon la présente invention comportant des moyens 9 de déflexion de la lumière élémentaire placés devant les objectifs 7 dont les axes optiques 10 sont perpendiculaires aux détecteurs matriciels photo-électriques élémentaires 8. Les moyens de déflexion 9 comportent, par exemple, des prismes ou des éléments d'un réseau de diffraction.
Sur la figure 4, on peut voir un second exemple de réalisation d'un capteur selon la présente invention comportant un dispositif 11 de déflexion de faisceaux lumineux communs à tous les objectifs 7. Le dispositif 11 de déflexion commun aux objectifs 7 comporte, par exemple, une lentille divergente placée devant l'ensemble des objectifs 7.
Dans une variante de réalisation non illustrée, une optique hybride résultant de la combinaison d'un élément classique en travaillant en réfraction avec un élément travaillant en diffraction, comme par exemple une optique holographique, une lentille de Fresnel ou avantageusement un réseau optique, assure la déflexion de la lumière reçue de façon à augmenter l'angle de champ du capteur selon la présente invention.
Sur les figures 5 et 6, on peut voir un capteur selon la présente invention formant un boîtier à deux rangées de connecteurs 12 (DIL package en terminologie anglo-saxonne) comportant une fenêtre frontale transparente de réception de la lumière comprenant une lentille plan- concave 11 et un réseau 13 d'objectifs élémentaires placés devant une microplaquette semi-conductrice 14 sur laquelle est formé un ensemble de détecteurs photoélectriques matriciels élémentaires 8. Le réseau 13 d'objectifs élémentaires est, par exemple, formé par des éléments optiques diffractifs. La fabrication de réseaux d'objectifs élémentaires est décrite notamment dans "Microlens arrays" Physics Word Juillet 1991, pages 27 à 32.Un exemple de réalisation d'un réseau linéaire de lentilles de Fresnel par conception assistée par ordinateur (CAO) et par fabrication assistée par ordinateur (FAO) en utilisant des techniques de fabrication de circuit intégré est décrit dans "Coherent addition of AlGaAs lasers using microlenses and diffractive coupling" par
James R. Leger, Miles L. Scott, and Wilfrid B. Veldkamp, Appl. Phys. Lett.
James R. Leger, Miles L. Scott, and Wilfrid B. Veldkamp, Appl. Phys. Lett.
52(21) du 23 Mai 1988, pages 1771 à 1773. Un réseau bidimensionnel réalisé par gravure en mettant en oeuvre l'outil CAO-FAO est susceptible d'être mis en oeuvre dans le capteur selon la présente invention.
Avantageusement, chaque objectif du réseau 13 est muni de moyens de séparation de divers canaux de lumière, par exemple formés par un masque perforé et/ou par des microvolets réalisés en matériaux absorbant la lumière séparant les divers objectifs élémentaires. La face plane de la lentille 11 est dirigée vers le réseau 13 d'objectifs élémentaires.
Avantageusement, un boîtier 15 du capteur selon la présente invention est réalisé en céramique sur lequel est directement déposée la microplaquette semi-conductrice 14. Un tel boîtier assure un bon refroidissement de la plaquette 14, une excellente rigidité et une bonne isolation électrique. Des fils 16 sont soudés sur la plaquette 14 et connectés aux contacts 12 pour assurer l'interconnexion du capteur selon la présente invention, notamment par enfichage ou soudure dans un support ou sur un circuit imprimé. Il est bien entendu que l'utilisation d'autres types de boîtier, notamment des boîtiers pour encapsulation de semi-conducteurs, comme par exemple les boîtiers pour montage en surface (CMS) ou hybrides, ne sort pas du cadre de la présente invention.
Dans l'exemple illustré sur les figures 5 et 6, sans que cela ne présente un caractère limitatif, la microplaquette semi-conductrice 14 comporte 81 détecteurs matriciels photo-électriques élémentaires 8 régulièrement disposés avec le même espacement selon deux axes perpendiculaires entre eux et parallèles aux arêtes du boîtier 15. Chaque détecteur matriciel photo-électrique élémentaire 8 comporte une matrice de 16 éléments d'images sur 16 éléments d'images (pixels en terminologie anglosaxonne), chaque élément d'images formant un carré de 23 ,um de côté.
Chaque objectif du réseau 13 a une longueur focale de 4 mm, ce qui correspond à un angle de champ de + 2,63 pour chaque détecteur matriciel 8. Comme on peut mieux le voir sur la figure 7, la lentille 11 assure une déflexion dont l'angle est variable avec la distance au centre de la lentille des faisceaux 17 de lumière. La déflexion des faisceaux de lumière 17 est d'autant plus grande qu'on s'éloigne du centre de la lentille 11, dans la mesure où la courbure de la concavité se comporte, au niveau de chaque objectif élémentaire, comme un prisme dont l'inclinaison par rapport au plan formé par la microplaquette semi-conductrice 14 est variable.Un masque perforé, dont les ouvertures se trouvent sur les axes optiques des divers objectifs élémentaires et/ou des microvolets, assure la séparation de la lumière formant les diverses images sur les divers détecteurs matriciels 8. Sur chaque détecteur matriciel photo-électrique élémentaire 8, se forme une image élémentaire correspondant à un champ de vision différent du champ de vision complet du capteur selon la présente invention. L'image fournie par le capteur, selon l'invention, correspond à la somme des diverses images correspondant à divers angles solides élémentaires. Ainsi, L'angle de vision total du capteur selon la présente invention des figures 5 et 6 est de 47" 56' sur 47" 56'.
Avantageusement, les objectifs élémentaires du réseau 13 comportent des corrections individuelles des aberrations introduites par la lentille divergente 11 et notamment l'astigmatisme. La correction est d'autant plus forte que l'on s'éloigne du centre de la lentille 11. Par exemple, tous les objectifs qui ne se trouvent pas derrière le centre de la lentille 11 ont une forme symétrique qui n'est pas une forme de révolution assurant la compensation des aberrations introduites par la lentille divergente 11. Dans la mesure où le réseau 13 est conçu par conception assistée par ordinateur (CAO) et fabriqué par fabrication assistée par ordinateur (FAO), par exemple par masquage, les corrections individuelles de chaque objectif n'induisent qu'un faible surcoût.
Dans une variante de réalisation, la lentille divergente 11 est remplacée par un second réseau d'éléments diffractifs assurant les déflexions désirées. Contrairement au cas précédent, la fenêtre transparente de cette variante du capteur selon l'invention n'est pas une optique hybride, mais une succession d'optiques diffractives.
De même, il est possible de remplacer la lentille il par un élément diffractif placé devant tous les objectifs élémentaires 7.
Sur les figures 12 à 15, on peut voir des approximations de plus en plus précises par des éléments optiques diffractifs d'une lentille réfractive 52 classique illustrée sur la figure 11.
Sur la figure 12, I'on peut voir une lentille de Fresnel comportant une succession de dents de scie 53.
La lentille de la figure 13 comporte une lentille centrale analogique 54 entourée par des échelons 55, la lentille 54 et les échelons 55 ayant les mêmes rayons de courbure que la lentille 52 de la figure 11.
Sur la figure 14, I'on peut voir un réseau comportant des créneaux rectangulaires concentriques 56.
Sur la figure 15, I'on peut voir la meilleure approximation de la lentille 52 comportant des créneaux 57 comportant plusieurs niveaux 58,59,60,61.
A partir de propriétés optiques désirées, qui peuvent correspondre à celles d'une optique diffractive classique (lentille convergente, lentille divergente etc...) ou des propriétés et des contraintes non réalisables en optique classique, I'ordinateur génère des fichiers correspondant à un (cas de la figure 14) ou à plusieurs (cas de la figure 15) masque(s) selon la précision désirée. Les masques sont par exemple réalisés par photogravure par un photorépéteur à partir desdits fichiers. Une photogravure à l'aide du ou de ces masque(s), par exemple d'un dioptre plan, permet d'obtenir l'optique diffractive désirée.
Pour éviter les aberrations chromatiques, il peut s'avérer avantageux de munir le capteur selon la présente invention d'un filtre optique à bande étroite, par exemple d'une largeur de bande inférieure à 50 nm située par exemple sous le masque perforé.
La formation de l'image par chaque objectif élémentaire sur un détecteur matriciel élémentaire 8 de faible surface laisse des zones semiconductrices disponibles entre les divers détecteurs matriciels élémentaires.
Cette surface du matériau semi-conducteur, typiquement de silicium, peut avantageusement être utilisée, éventuellement complétée par d'autres zones de la microplaquette 14, pour constituer un détecteur intelligent par incorporation de capacité de traitement dans la microplaquette semiconductrice 14 portant les détecteurs matriciels photo-électriques élémentaires. Sur la figure 8, on peut voir une partie d'une microplaquette 14 comportant une pluralité de détecteurs matriciels 8, chaque détecteur 8 comportant un élément de formation d'images photosensibles 19 et un élément de transfert de charges 20. Dans l'exemple illustré sur la figure 8, un canal d'accès 21 distinct est relié à chaque élément à transfert de charges 20, ce qui accélère le processus de lecture.
Sur la figure 9, on peut voir un exemple de réalisation d'un capteur selon la présente invention comportant sur la microplaquette semiconductrice 14 un premier multiplexeur 22 relié par des premiers canaux d'accès 21 aux éléments 20 d'un premier sous-ensemble de détecteurs matriciels élémentaires 8 et un second multiplexeur 23 relié par des seconds canaux 21 aux éléments 20 d'un second sous-ensemble de détecteurs matriciels élémentaires 8. Il est ainsi possible d'avoir des détecteurs matriciels élémentaires 8 travaillant avec des temps d'exposition et d'intégration différents. Par exemple, le premier sous-ensemble de détecteurs matriciels élémentaires 8 assure la poursuite avec une large bande passante d'une première cible, le second sous-ensemble de détecteurs matriciels élémentaires 8 assurant l'acquisition de cibles avec une bande passante réduite.Dans un exemple de réalisation, les multiplexeurs 22 et 23 reçoivent un signal externe de commande de vitesse de transfert de données.
La surface de la microplaquette 14 qui n'est pas occupée par les détecteurs matriciels élémentaires 8 peut avantageusement être mise en oeuvre pour les traitements du signal issu de ces détecteurs 8. Un exemple d'architecture d'un tel dispositif est illustré sur la figure 10. Le dispositif de la figure 10 permet, par exemple, d'effectuer simultanément avec un unique détecteur matriciel, la poursuite d'une cible brillante dans une large bande passante, c'est-à-dire un temps d'exposition et d'intégration court et l'acquisition de cibles moins brillantes avec une bande passante plus étroite correspondant à un temps d'intégration et d'exposition plus long. Le dispositif de la figure 10 comporte une horloge 24, recevant un signal de synchronisation externe 25 et fournissant un signal d'horloge 26 à un circuit de commande 27 des divers détecteurs matriciels élémentaires 8.Le dispositif de la figure 10 comporte, d'autre part, un dispositif de sélection du fonctionnement lent ou rapide 28 recevant un signal de commande externe 29. Le dispositif de commande de sélection lent ou rapide est relié par une connexion 30 au circuit de commande 27 des divers détecteurs matriciels élémentaires 8. Le dispositif de la figure 10 comporte, en outre, un canal de traitement rapide B comprenant un multiplexeur rapide 31 relié par une liaison 32 à un comparateur 33 qui reçoit par des lignes 34 et 35 les valeurs des seuils haut et bas de l'amplitude des signaux à traiter. Le comparateur 33 est relié par deux lignes 36 à un décodeur de position 37 et par une ligne 38 au dispositif de sélection lent rapide 28. Le décodeur de position délivre à l'extérieur la microplaquette, un signal de position X 39 et Y 40.Le comparateur 33 délivre à l'extérieur de la microplaquette 14 un signal 41 d'amplitude des signaux captés dans le canal rapide B.
Un canal lent A comporte les mêmes éléments qui, sur la figure 10, porte des références analogues suivies par
Chaque détecteur matriciel élémentaire 8 est associé à une électronique de détecteur 42 comportant un circuit de commande 43 relié par des lignes 44 à un diplexeur 45, par une ligne 46 à un tampon de lecture 47 et par une ligne 48 à un dispositif de commande de transfert de charges 49. Le tampon de lecture 47 est relié par un amplificateur 50 au diplexeur 45. Le circuit de commande 27 est relié à tous les dispositifs de commande 43 de tous les modules électroniques 42 associés à tous les détecteurs matriciels élémentaires 8. Les diplexeurs 45 de chaque module 42 sont reliés par des lignes 51, 51', respectivement, aux multiplexeurs 31, 31', respectivement.
Chaque détecteur matriciel élémentaire 8 est associé à une électronique de détecteur 42 comportant un circuit de commande 43 relié par des lignes 44 à un diplexeur 45, par une ligne 46 à un tampon de lecture 47 et par une ligne 48 à un dispositif de commande de transfert de charges 49. Le tampon de lecture 47 est relié par un amplificateur 50 au diplexeur 45. Le circuit de commande 27 est relié à tous les dispositifs de commande 43 de tous les modules électroniques 42 associés à tous les détecteurs matriciels élémentaires 8. Les diplexeurs 45 de chaque module 42 sont reliés par des lignes 51, 51', respectivement, aux multiplexeurs 31, 31', respectivement.
Le capteur selon la présente invention reçoit un signal 34' concernant la valeur maximale de la brillance à traiter dans le canal lent A et un signal 35' concernant la valeur minimale de la brillance à traiter dans le canal lent A. De même, il reçoit un signal 34 concernant la valeur maximale de la brillance à traiter dans le canal rapide B et un signal 35 concernant la valeur minimale de la brillance à traiter dans le canal rapide B.
Le signal 29 fournit au dispositif 28 les numéros des détecteurs matriciels élémentaires 8 à affecter au canal lent A ou au canal rapide B. Le dispositif de commande 27 assure selon les signaux reçus du dispositif 28, le passage en mode lent ou rapide des divers modules électroniques 42. Chaque module assure la lecture et le transfert de charges du détecteur matriciel élémentaire vers le diplexeur 45 sous la supervision du circuit de commande 43. Le diplexeur fournit, respectivement, les signaux 51 et 51', au multiplexeur rapide 31 et au multiplexeur lent 31'. Les multiplexeurs 31 et 31', respectivement, fournissent aux comparateurs 33 et 33', respectivement, les valeurs successives acquises par les divers modules 42 associés aux divers détecteurs matriciels élémentaires 8.Les comparateurs 33 et 33' vérifient si les signaux reçus sont compris entre les valeurs 35 et 34, respectivement, 35' et 34'. Si oui, les comparateurs 33 et 33', respectivement, transmettent aux décodeurs 37 et 37', respectivement, la valeur de position de l'image à l'intérieur du décodeur matriciel élémentaire 8. A partir de cette position, ainsi que de la position du détecteur matriciel élémentaire lui même, les décodeurs 37 et 37', respectivement, fournissent l'abscisse 39 et l'ordonné 40, 39' et 40', respectivement, du point détecté à l'intérieur du champ de vision du capteur selon la présente invention. Simultanément, les comparateurs 33 et 33', respectivement, fournissent un signal 41 et 41', respectivement, concernant l'amplitude du signal détecté.Lorsque les comparateurs 33 et 33', respectivement, détectent que le signal reçu par l'intermédiaire du multiplexeur 31 ou 31' n'est pas compris entre les valeurs 35 et 34, respectivement, 35' et 34', il émet un signal sur la ligne 52 vers le dispositif de commande 43 du module 42 associé au détecteur matriciel élémentaire 8 traité, ce signal assurant le changement de la fréquence de lecture du détecteur matriciel élémentaire 8 avec passage du canal lent A vers le canal rapide B ou vice versa.
Le dispositif particulièrement avantageux qui vient d'être décrit permet d'obtenir une précision en azimut correspondant à 0,1 éléments d'images (par interpolation) pour une illumination correspondant au transfert de 6700 électrons. Une précision d'une seconde d'arc est obtenue avec un temps d'intégration d'une seconde, ce qui correspond avec les objectifs ouverts à 2,7 à une puissance de 1,74 10-13 W à 830 nm. Ce dispositif a la dimension de 20 mm sur 20 mm sur 10 mm et pèse moins de 50 g.
L'ouverture des objectifs élémentaires f est égale à 1 : 2,7 pour une longueur focale de 4 mm, le diamètre des ouvertures du masque perforé est égal à 1,5 mm, et la largeur spectrale à 50 nm (approximativement entre 800 et 850 nm). Chaque détecteur matriciel élémentaire 8 comporte 16 éléments d'images sur 16 éléments d'images, chaque élément d'images étant un carré de 23 ,um sur 23 lm, ce qui correspond à une taille de chaque détecteur matriciel élémentaire 8 égale à 0,368 mm sur 0,368 mm, avec un angle de champ de + 2,63 , ce qui correspond à un champ de vision de chaque élément d'image de 0,328 . On a utilisé 81 détecteurs matriciels élémentaires 8 disposés en 9 rangées et 9 colonnes équidistantes donnant un champ de vision approximativement égal à 47,3 sur 47,3 . La microplaquette 14 mesure 16,7 mm sur 16,7 mm. Pour une surface d'objectif égale à 0,0707 cm2, une illumination au niveau des ouvertures des objectifs de 5,75 10-14 W par cm2 pour une transmission de lumière par les objectifs égale à 0,9, on obtient une puissance au niveau de chaque détecteur matriciel élémentaire de 7,572 10-15 W. A la sortie du dispositif de transfert de charges, on obtient au bout d'un temps d'intégration d'une seconde 6746 électrons.
II est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à une disposition matricielle bidirectionnelle des détecteurs matriciels photoélectriques élémentaires, mais s'étend à toute disposition et notamment à une disposition linéaire.
De même, I'invention n'est pas limitée aux capteurs ayant un champ de vision continu. Les capteurs, de type appareil de prise de vue ayant des trous, notamment régulièrement répartis dans leur champ de vision pour augmenter le champ de vision total ou pour éviter un éblouissement par une source de lumière très brillante, ou ne formant une image que dans les angles solides présentant un intérêt particulier, ne sortent pas du cadre de la présente invention.
L'invention s'applique principalement à la réalisation de modules optroniques destinés aux caméras de télévision, autodirecteurs, aux dispositifs d'acquisition des données ou de positionnement utilisés notamment pour le positionnement de satellites par rapport à des étoiles.
L'invention s'applique particulièrement à la détection,
I'acquisition et la poursuite d'un faisceau de lasers de communication, notamment dans un système de communication par laser entre satellites, notamment tels que décrits dans une Demande de Brevet déposée par la
Demanderesse simultanément avec la présente Demande de Brevet.
I'acquisition et la poursuite d'un faisceau de lasers de communication, notamment dans un système de communication par laser entre satellites, notamment tels que décrits dans une Demande de Brevet déposée par la
Demanderesse simultanément avec la présente Demande de Brevet.
Claims (13)
1. Capteur du type appareil de prise de vues comportant des moyens optiques de formation d'images sur un détecteur photo-électrique matriciel dans un angle de champ a dans un premier plan incluant l'axe optique des moyens de formation d'images et dans un angle de champ ss dans un second plan incluant l'axe optique des moyens de formation d'images et perpendiculaire au premier plan, les angles de champ a et ss formant le champ de vision du capteur, caractérisé en ce que le détecteur photo-électrique matriciel comprend une pluralité de détecteurs photo-électriques matriciels élémentaires (8), en ce que les moyens optiques de formations d'images comportent une pluralité d'objectifs élémentaires (7), chaque objectif élémentaire (7) formant une image sur un détecteur photo-électrique matriciel élémentaire (8) dans un angle de champ spécifique du champ de vision du capteur.
2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que tous les détecteurs photo-électriques matriciels élémentaires (8) sont réalisés sur une même microplaquette semi-conductrice (14).
3. Capteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'ensemble des objectifs élémentaires (7) est réalisé sous la forme d'un réseau (13) d'éléments optiques diffractifs.
4. Capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que tous les objectifs élémentaires (7) ont des axes optiques (10) parallèles et en ce que le capteur comporte, en outre, des moyens optiques (9,11) de déviation du faisceau lumineux illuminant les divers objectifs élémentaires (7).
5. Capteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément de déviation de la lumière illuminant les divers objectifs élémentaires (7) comportent une lentille plan- concave, la concavité étant dirigée dans la direction d'observation.
6. Capteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens optiques assurant la déviation de la lumière illuminant les objectifs élémentaires (7) comportent un élément optique diffractif.
7. Capteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens optiques assurent la déviation de la lumière illuminant les objectifs élémentaires (7) comportent un réseau d'éléments diffractifs, un élément du réseau étant placé devant chaque objectif élémentaire (7).
8. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'isolement optique de la lumière provenant des divers objectifs (7), notamment du type masque perforé et/ou microvolet.
9. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les détecteurs photo-électriques matriciels élémentaires (8) sont des dispositifs à transfert de charges (CCD).
10. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier d'encapsulation (15) du type boîtier d'encapsulation de composant semi-conducteurs, comportant une fenêtre de prise de vue en face avant.
11. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il (comporte des premiers moyens (23) de lecture, à une première fréquence, de l'amplitude du signal illuminant les détecteurs photo-électriques matriciels élémentaires (8) correspondant à un premier temps d'intégration du signal lumineux et de seconds moyens (22) de lecture, à une seconde fréquence, de l'amplitude du signal illuminant les détecteurs photo-électriques matriciels élémentaires (8) correspondant à un second temps d'intégration du signal lumineux.
12. Capteur selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, des moyens de mesure de l'amplitude du signal détecté par les détecteurs matriciels photo-électriques élémentaires (8) ainsi que des moyens de commande (28,27,43) de changement du temps d'intégration et de la fréquence de lecture des détecteurs photo-électriques matriciels élémentaires (8) dont l'amplitude du signal recueilli ne correspond pas à un temps d'intégration optimal prédéterminé.
13. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit capteur est un capteur de détection, d'acquisition et/ou de poursuite de cibles, notamment un capteur de rayonnement laser d'un système de télécommunication par rayonnement laser modulé pour satellites.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9205186A FR2690533A1 (fr) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | Capteur de type appareil de prise de vue. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9205186A FR2690533A1 (fr) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | Capteur de type appareil de prise de vue. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2690533A1 true FR2690533A1 (fr) | 1993-10-29 |
Family
ID=9429300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9205186A Withdrawn FR2690533A1 (fr) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | Capteur de type appareil de prise de vue. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2690533A1 (fr) |
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