FR2924821A1

FR2924821A1 - Imagery system for e.g. military application, has Fabry-Perot interferential device arranged such that image is formed using radiation that is obtained from scene and reflected by device

Info

Publication number: FR2924821A1
Application number: FR0759720A
Authority: FR
Inventors: Jacques Lonnoy; Michel Pealat
Original assignee: Sagem Defense Securite SA
Current assignee: Safran Electronics and Defense SAS
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2009-06-12
Anticipated expiration: 2027-12-11
Also published as: FR2924821B1

Abstract

The system has a camera (1) including a lens (2) and a photodetectors matrix (3) arranged to capture image of a scene formed across the lens on the matrix. A Fabry-Perot interferential device (4) has parallel blades (5, 6) and an actuator (7) adapted to vary an interval between the two blades, where each blade is transparent and reflecting. The device is arranged such that the image is formed using radiation that is obtained from the scene and reflected by the device, and such that a control of the actuator varies an intensity of a spectral component of the radiation in a point of the image. Independent claims are also included for the following: (1) a long distance observation apparatus having an imagery system (2) a method for observing a scene using the system.

Description

SYSTEME D'IMAGERIE La présente invention concerne un système d'imagerie qui est capable de produire une image bidimensionnelle d'une scène située dans un champ d'observation, et qui est adapté pour fournir en outre des éléments d'information spectrale relatifs au rayonnement reçu en chaque point de l'image. L'invention concerne aussi des utilisations d'un tel système. Il est parfois nécessaire d'enregistrer une image et de disposer en outre d'informations spectrales relatives au rayonnement qui forme certains points de celle-ci, pour interpréter correctement l'image ou pour détecter la présence d'objets particuliers dans le champ d'observation. En effet, certains objets peuvent être difficilement perceptibles dans une image qui est formée dans des conditions particulières de filtrage du rayonnement reçu, et devenir visibles sur une image qui est formée dans des conditions de filtrage différentes. Il est alors nécessaire de varier les conditions de filtrage du rayonnement qui est reçu, et de corréler les motifs détectés aux longueurs d'onde qui sont filtrées dans chaque condition. Un tel mode opératoire peut être utile, notamment, pour révéler la présence d'un objet dissimulé, ou camouflé, ou pour révéler la présence d'un nuage gazeux, par exemple un nuage de gaz toxique. Pour répondre à ce besoin, il est possible, par exemple, de réaliser plusieurs prises de vues successives d'une scène avec un système qui est sensible à une longueur d'onde différente à chaque prise de vue, et en variant la longueur d'onde de sensibilité entre deux prises de vues. Un tel fonctionnement peut être obtenu en changeant un filtre qui est placé devant l'objectif d'une caméra. Mais chaque prise de vue est alors restreinte à une seule longueur d'onde ou à un intervalle spectral qui est étroit autour de celle-ci. Un observateur ne peut alors pas percevoir la scène dans une bande spectrale large en n'observant qu'une seule image. Une étape de combinaison d'images est alors nécessaire pour obtenir une telle perception, à partir d'images qui sont formées pour des longueurs d'onde différentes. En outre, lorsque des filtres séparés sont utilisés pour varier la longueur d'onde qui est 2924821 -2- sélectionnée pour chaque prise de vue, les changements de filtres nécessitent de prévoir un dispositif à pièces mobiles, qui est complexe, encombrant et onéreux. Il est aussi possible d'utiliser un système d'imagerie spectrométrique 5 qui est capable d'enregistrer, pour chaque point d'une fente de sélection, une caractéristique de distribution spectrale, et de balayer un champ d'entrée en déplaçant la fente. Dans ce cas, une première direction du détecteur correspond à un déplacement unidirectionnel dans l'image, et une seconde direction du détecteur, qui peut être perpendiculaire à la première, est utilisée 10 pour l'analyse spectrale. Un tel système ne fournit donc pas une image bidimensionnelle immédiate de la scène qui est visée. Une observation de l'ensemble de la scène n'est donc pas directement accessible. En outre, un dispositif à pièces mobiles est encore nécessaire pour déplacer de la fente de sélection. 15 Enfin, le document US 2002 012120 divulgue un système d'imagerie spectrométrique qui est constitué d'une caméra et d'un filtre fixe placé devant l'objectif de la caméra, et dont le filtrage dépend de l'angle d'incidence des rayons correspondant aux points d'une image enregistrée. Un champ large peut alors être observé par balayage en tournant le système et en réalisant 20 simultanément des prises de vues successives qui se recouvrent en partie. Le rayonnement qui provient de chaque point situé dans le champ d'observation est alors saisi à plusieurs reprises avec des angles d'incidence variables, et donc avec des caractéristiques de filtrage variables. De cette façon, une image complète d'un large champ d'observation et une caractéristique de la 25 distribution spectrale du rayonnement en chaque point de ce champ sont obtenues simultanément, en combinant les prises de vues successives qui se recouvrent avec un décalage croissant. Mais le filtre comprend lui-même deux prismes, deux objectifs et un masque de filtrage. Il est donc encombrant, lourd et onéreux, ce qui réduit les applications d'un tel système. 30 L'invention propose alors un système d'imagerie simple et robuste, qui permet d'acquérir une image à deux dimensions d'une scène qui est contenue dans le champ d'entrée du système, et qui peut fournir en outre des 2924821 -3- informations spectrales relatives au rayonnement qui provient de chaque direction du champ d'entrée. Pour cela, l'invention propose un système d'imagerie qui est adapté pour saisir une image bidimensionnelle d'une scène à chaque déclenchement 5 d'une prise de vue, et qui comprend : - une caméra, comprenant elle-même un objectif et une matrice de photodétecteurs, et agencée pour saisir l'image de la scène formée à travers l'objectif sur la matrice ; et - un dispositif interférentiel de Fabry-Pérot, comprenant deux lames 10 parallèles et un actionneur adapté pour varier un écart entre les deux lames, chaque lame étant à la fois transparente et réfléchissante. Le dispositif de Fabry-Pérot est disposé de sorte que l'image saisie est formée à partir d'un rayonnement qui provient de la scène et qui est réfléchi par le dispositif de Fabry-Pérot. En outre, l'actionneur permet de varier une 15 intensité d'une composante spectrale du rayonnement qui forme l'image saisie en au moins un point de celle-ci. Un système selon l'invention peut donc être réalisé à partir de deux composants optiques qui sont simples, peu onéreux et disponibles commercialement : la caméra et le dispositif de Fabry-Pérot. En outre, sa 20 construction est elle-même simple, et ne requiert pas d'assembler mécaniquement des pièces mobiles autres que les lames du dispositif de Fabry-Pérot. Or l'actionneur qui permet de varier l'écart entre les deux lames du dispositif de Fabry-Pérot est couramment constitué d'entretoises piézoélectriques, qui sont le plus souvent pré-assemblées au sein du dispositif. 25 Le dispositif de Fabry-Pérot dans son ensemble peut donc être assemblé facilement avec la caméra. De plus, de tels actionneurs à entretoises piézoélectriques sont peu ou pas sensibles à des vibrations qui peuvent intervenir pendant l'utilisation du système d'imagerie. Autrement dit, le système d'imagerie selon l'invention est aussi robuste. 30 En outre, un système selon l'invention est très compact et peu encombrant. Il est donc très adapté pour des utilisations à bord d'engins mobiles d'observation au sol, à bord d'aéronefs ou à bord de satellites, -4- notamment dans le cadre de missions scientifiques, spatiales ou militaires. Par ailleurs, grâce à l'utilisation du dispositif de Fabry-Pérot en mode de réflexion, l'image qui est saisie par la caméra correspond à une partie principale du rayonnement qui est reçu en provenance de la scène visée. Plus précisément, l'image qui est saisie correspond à un large intervalle spectral, ou bande spectrale, duquel n'a été exclue qu'une portion étroite d'intervalle spectral pour chaque point de l'image. La perte d'information d'image qui résulte de cette exclusion est alors faible, de sorte que l'image saisie procure à un utilisateur une bonne perception de la scène réelle, intégrant presque toute la bande spectrale de sensibilité de la caméra. En outre, cette perception est directe, en ce sens qu'elle ne nécessite pas de traitement de reconstruction ou de combinaison d'images. Autrement dit, la visualisation de la scène en utilisant un système d'imagerie conforme à l'invention est immédiate, et compatible avec un procédé rapide d'analyse et de prise de décision. The present invention relates to an imaging system which is capable of producing a two-dimensional image of a scene located in an observation field, and which is adapted to further provide radiation-related spectral information elements. received at each point of the image. The invention also relates to uses of such a system. It is sometimes necessary to record an image and also to have spectral information relating to the radiation forming certain points of it, to interpret the image correctly or to detect the presence of particular objects in the field of view. observation. Indeed, some objects can be hardly perceptible in an image that is formed under particular conditions of filtering the received radiation, and become visible on an image that is formed under different filtering conditions. It is then necessary to vary the filtering conditions of the radiation that is received, and to correlate the patterns detected at the wavelengths that are filtered in each condition. Such a procedure may be useful, in particular, to reveal the presence of a concealed object, or camouflaged, or to reveal the presence of a gaseous cloud, for example a cloud of toxic gas. To meet this need, it is possible, for example, to take several successive shots of a scene with a system that is sensitive to a different wavelength with each shot, and varying the length of the shot. sensitivity wave between two shots. Such operation can be achieved by changing a filter that is placed in front of the lens of a camera. But each shot is then restricted to a single wavelength or a spectral interval that is narrow around it. An observer can not then perceive the scene in a wide spectral band by observing only one image. A step of combining images is then necessary to obtain such a perception, from images that are formed for different wavelengths. In addition, when separate filters are used to vary the wavelength that is selected for each shot, the filter changes require providing a moving-piece device which is complex, cumbersome and expensive. It is also possible to use a spectrometric imaging system which is capable of recording, for each point of a selection slot, a spectral distribution characteristic, and of scanning an input field by moving the slot. In this case, a first direction of the detector corresponds to a unidirectional displacement in the image, and a second direction of the detector, which may be perpendicular to the first, is used for the spectral analysis. Such a system does not provide an immediate two-dimensional image of the scene that is targeted. An observation of the whole scene is not directly accessible. In addition, a moving parts device is still needed to move the selection slot. Finally, document US 2002 012120 discloses a spectrometric imaging system which consists of a camera and a fixed filter placed in front of the camera lens, the filtering of which depends on the angle of incidence of the cameras. rays corresponding to the points of a recorded image. A wide field can then be scanned by rotating the system and simultaneously taking successive overlapping shots. The radiation that comes from each point in the field of view is then seized several times with variable angles of incidence, and therefore with variable filtering characteristics. In this way, a complete image of a wide field of view and a characteristic of the spectral distribution of the radiation at each point of this field are obtained simultaneously, by combining the successive overlapping shots with an increasing shift. But the filter itself includes two prisms, two objectives and a filter mask. It is therefore bulky, heavy and expensive, which reduces the applications of such a system. The invention then proposes a simple and robust imaging system, which makes it possible to acquire a two-dimensional image of a scene which is contained in the input field of the system, and which can furthermore provide 2924821 - 3- spectral information relating to the radiation that comes from each direction of the input field. For this, the invention proposes an imaging system which is adapted to capture a two-dimensional image of a scene at each triggering of a shooting, and which comprises: a camera, itself comprising a lens and a matrix of photodetectors, and arranged to capture the image of the scene formed through the lens on the matrix; and an interferential Fabry-Perot device, comprising two parallel blades and an actuator adapted to vary a gap between the two blades, each blade being both transparent and reflective. The Fabry-Perot device is arranged so that the captured image is formed from radiation that comes from the scene and is reflected by the Fabry-Perot device. In addition, the actuator makes it possible to vary an intensity of a spectral component of the radiation which forms the captured image at at least one point thereof. A system according to the invention can therefore be made from two optical components that are simple, inexpensive and commercially available: the camera and the Fabry-Perot device. In addition, its construction is itself simple, and does not require mechanically assembling moving parts other than the blades of the Fabry-Perot device. Now the actuator that allows to vary the gap between the two blades of the Fabry-Perot device is usually made of piezoelectric spacers, which are usually pre-assembled within the device. The Fabry-Perot device as a whole can therefore be easily assembled with the camera. In addition, such actuators with piezoelectric spacers are little or not sensitive to vibrations that may occur during use of the imaging system. In other words, the imaging system according to the invention is also robust. In addition, a system according to the invention is very compact and compact. It is therefore very suitable for use on mobile ground observation vehicles, on board aircraft or on board satellites, particularly in the context of scientific, space or military missions. Moreover, thanks to the use of the Fabry-Perot device in reflection mode, the image that is captured by the camera corresponds to a main part of the radiation that is received from the target scene. More precisely, the image that is captured corresponds to a broad spectral interval, or spectral band, from which only a narrow portion of spectral interval has been excluded for each point of the image. The loss of image information that results from this exclusion is then low, so that the captured image gives a user a good perception of the real scene, integrating almost the entire spectral band of sensitivity of the camera. In addition, this perception is straightforward, in that it does not require reconstruction processing or combination of images. In other words, the visualization of the scene using an imaging system according to the invention is immediate, and compatible with a rapid process of analysis and decision-making.

De plus, le contrôle de l'écart entre les deux lames du dispositif de Fabry-Pérot permet de varier, à l'intérieur de la bande spectrale, l'intervalle spectral qui est exclu pour chaque point de l'image. De cette façon, une composante spectrale du rayonnement qui est reçu en un point sélectionné de l'image peut être réduite ou supprimée par l'utilisateur, de façon à augmenter une visibilité d'un détail qui est dissimulé dans la scène. Dans le cadre de l'invention, on entend par intervalle spectral exclu pour un point de l'image ou une portion de celle-ci, un intervalle spectral dont le rayonnement ne participe pas ou peu à l'intensité qui est détectée en ce point, à cause du filtrage qui est réalisé par le dispositif de Fabry-Pérot. Il est entendu que, en fonction des caractéristiques de ce dispositif interférentiel, l'exclusion peut correspondre à une atténuation complète ou partielle du rayonnement correspondant à l'intervalle exclu au point d'image concerné. D'une façon générale, l'exclusion d'un intervalle spectral étroit à l'intérieur de la bande spectrale de sensibilité du système d'imagerie fournit des éléments d'information spectrale sur les objets qui sont contenus dans la scène. Ces éléments d'information peuvent être complétés par des prises de 2924821 -5- vues complémentaires, correspondant à des intervalles exclus qui sont différents. Autrement dit, un système d'imagerie selon l'invention procure un compromis particulièrement avantageux entre une information d'image qui est 5 presque totale d'une part, et l'obtention d'informations spectrales qui complètent l'information d'image d'autre part. L'intervalle spectral étroit qui est exclu peut en outre varier d'un point à un autre au sein d'une image qui correspond à une prise de vue unique. Autrement dit, un premier intervalle spectral étroit peut être exclu, par le 10 dispositif de Fabry-Pérot, du rayonnement qui est détecté en un premier point de la matrice de photodétecteurs, alors qu'un second intervalle spectral étroit, qui est différent du premier, est exclu du rayonnement qui est détecté en un second point de la matrice de photodétecteurs. Ceci peut résulter, en particulier, d'une variation du filtrage qui est réalisé par le dispositif de Fabry- 15 Pérot en fonction d'une direction du rayonnement qui provient de parties différentes de la scène. De telles variations de l'intervalle spectral qui est exclu au sein d'une même image interviennent en particulier lorsque le système d'imagerie possède un champ d'entrée qui est large. Par exemple, chaque image saisie peut correspondre à un angle d'ouverture du champ d'entrée du 20 système qui est supérieur à 1 degré. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif de Fabry-Pérot peut être disposé devant l'objectif de la caméra, d'un côté de celui-ci qui est opposé à la matrice de photodétecteurs. Dans ce cas, le dispositif de Fabry-Pérot est externe à la caméra, ce qui permet d'utiliser pour cette 25 dernière un modèle disponible commercialement, sans le modifier. L'invention propose aussi un appareil d'observation à grande distance qui comprend un système d'imagerie tel que décrit précédemment. Un tel appareil peut former, en particulier, une paire de jumelles mono-objectif, une longue vue ou un viseur.In addition, the control of the gap between the two blades of the Fabry-Perot device makes it possible to vary, within the spectral band, the spectral interval that is excluded for each point of the image. In this way, a spectral component of the radiation that is received at a selected point in the image can be reduced or eliminated by the user, so as to increase visibility of a detail that is concealed in the scene. In the context of the invention, the term spectral interval excluded for a point of the image or a portion thereof, a spectral interval whose radiation does not participate or little in the intensity that is detected at this point because of the filtering that is done by the Fabry-Perot device. It is understood that, depending on the characteristics of this interferential device, the exclusion may correspond to a complete or partial attenuation of the radiation corresponding to the interval excluded at the image point concerned. In general, the exclusion of a narrow spectral range within the spectral sensitivity band of the imaging system provides spectral information elements on the objects that are contained in the scene. These pieces of information can be supplemented by complementary views, corresponding to excluded intervals which are different. In other words, an imaging system according to the invention provides a particularly advantageous compromise between an image information which is nearly complete on the one hand, and the obtaining of spectral information which completes the image information of the image. 'somewhere else. The narrow spectral range that is excluded may further vary from one point to another within an image that corresponds to a single shot. In other words, a first narrow spectral range can be excluded, by the Fabry-Perot device, from the radiation that is detected at a first point of the photodetector array, while a second narrow spectral interval, which is different from the first one. , is excluded from the radiation which is detected at a second point of the photodetector matrix. This may result, in particular, from a variation of the filtering which is achieved by the Fabry-Perot device as a function of a direction of the radiation which comes from different parts of the scene. Such variations of the spectral range that is excluded within the same image occur especially when the imaging system has an input field that is wide. For example, each captured image may correspond to an opening angle of the input field of the system that is greater than 1 degree. In a preferred embodiment of the invention, the Fabry-Perot device may be disposed in front of the camera lens, on one side thereof which is opposite to the photodetector array. In this case, the Fabry-Perot device is external to the camera, which makes it possible to use a commercially available model for the latter, without modifying it. The invention also proposes a long-distance observation apparatus which comprises an imaging system as described above. Such a device can form, in particular, a pair of binoculars, a long view or a viewfinder.

30 L'invention propose encore un procédé d'observation d'une scène qui utilise un système d'imagerie selon l'invention, et qui comprend les étapes suivantes : 2924821 -6- /1/ saisir une première image de la scène en fixant l'écart entre les deux lames du dispositif de Fabry-Pérot à une première valeur ; /2/ modifier cet écart à une seconde valeur différente de la première valeur ; et 5 /3/ saisir une seconde image de la scène avec la seconde valeur de l'écart. De cette façon, une partie de la scène correspondant à au moins un point d'image peut présenter des contrastes différents respectivement au sein des dites première et seconde images.The invention also proposes a method of observing a scene which uses an imaging system according to the invention, and which comprises the following steps: - capture a first image of the scene by fixing the gap between the two blades of the Fabry-Perot device at a first value; / 2 / change this difference to a second value different from the first value; and 5/3 / capture a second image of the scene with the second value of the gap. In this way, a part of the scene corresponding to at least one image point may have different contrasts respectively within said first and second images.

10 Un tel procédé peut être utilisé pour détecter dans la scène, un objet qui ne peut pas être distingué ou est peu perceptible dans l'image saisie pour au moins une valeur de l'écart entre les deux lames du dispositif de Fabry-Pérot. Une telle détection est parfois appelée décamouflage, en ce sens qu'elle a pour but de révéler un objet qui est dissimulé pour une vision globale à 15 l'intérieur d'une bande spectrale. Par exemple, un objet coloré peut être invisible avec une caméra qui est sensible sur tout l'intervalle spectral de l'oeil humain lorsqu'il produit une intensité lumineuse qui est égale à celle de son environnement dans la scène, bien que l'environnement ait une couleur différente. Mais cet objet est révélé en excluant sa couleur de l'intensité qui est 20 saisie par un système selon l'invention. Le système peut aussi être utilisé pour révéler un nuage de gaz présent dans un champ d'observation. Il peut s'agir en particulier de rechercher la présence d'un gaz de pollution, d'un gaz toxique ou d'un gaz de combat. En outre, il est aussi possible d'obtenir une caractéristique de la 25 distribution spectrale du rayonnement qui provient d'un point de la scène, en utilisant un système d'imagerie selon l'invention. Pour cela, on peut combiner des intensités qui sont saisies pour ce point lors de plusieurs prises de vues correspondant à des intervalles spectraux exclus qui sont différents. Avantageusement, ces intervalles spectraux qui sont exclus successivement 30 sont contigus à l'intérieur la bande totale de sensibilité du système d'imagerie. D'autres particularités et avantages de la présente invention 2924821 -7-apparaîtront dans la description ci-après d'un exemple de réalisation non-limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente un système d'imagerie selon l'invention ; - la figure 2 est un schéma optique du système de la figure 1, vu du 5 dessus ; et -les figures 3 et 4 illustrent le principe d'utilisation du système des figures 1 et 2. Pour raison de clarté, les dimensions des éléments représentés sur les figures ne sont pas en proportion avec des dimensions ou des rapports de 10 dimensions réels. En outre, des références identiques sur des figures différentes désignent des éléments identiques. Conformément à la figure 1, un dispositif interférentiel de Fabry-Pérot, référencé 4, est disposé devant l'objectif 2 d'une caméra 1, à l'extérieur de celle-ci.Such a method can be used to detect in the scene, an object that can not be distinguished or is hardly perceptible in the captured image for at least one value of the gap between the two blades of the Fabry-Perot device. Such detection is sometimes referred to as decamouflage in that it is intended to reveal an object that is concealed for overall vision within a spectral band. For example, a colored object may be invisible with a camera that is sensitive over the entire spectral range of the human eye when it produces a light intensity that is equal to that of its environment in the scene, although the environment has a different color. But this object is revealed by excluding its color from the intensity that is grasped by a system according to the invention. The system can also be used to reveal a gas cloud present in a field of view. It may be in particular to search for the presence of a pollution gas, a toxic gas or a combat gas. In addition, it is also possible to obtain a characteristic of the spectral distribution of radiation from a point in the scene, using an imaging system according to the invention. For this purpose, it is possible to combine intensities which are acquired for this point during several shots corresponding to excluded spectral intervals which are different. Advantageously, these spectral intervals, which are successively excluded, are contiguous within the total sensitivity band of the imaging system. Other features and advantages of the present invention will appear in the following description of a non-limiting exemplary embodiment, with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 represents an imaging system according to the invention; FIG. 2 is an optical diagram of the system of FIG. 1, seen from above; and FIGS. 3 and 4 illustrate the principle of use of the system of FIGS. 1 and 2. For the sake of clarity, the dimensions of the elements shown in the figures are not in proportion to dimensions or ratios of real dimensions. In addition, identical references in different figures designate identical elements. According to FIG. 1, an interference device of Fabry-Pérot, referenced 4, is disposed in front of the lens 2 of a camera 1, outside of it.

15 La caméra 1 peut être d'un type commercial, qui comporte notamment l'objectif 2 et une matrice de photodétecteurs 3. L'objectif 2 est représenté d'une façon simplifiée sous forme d'une lentille convergente unique, mais tout objectif connu qui est compatible avec la bande spectrale de sensibilité des photodétecteurs de la matrice 3 peut être utilisé alternativement. A titre 20 d'exemple, la matrice 3 peut être constituée de 288 lignes horizontales de photodétecteurs, qui sont superposées verticalement pour former en outre des colonnes de photodétecteurs. Chaque ligne comprend 384 photodétecteurs. Le plan de détection 3a de la matrice 3 est situé dans le plan focal image de l'objectif 2, correspondant à une distance focale f de 76,95 mm (millimètres) 25 par exemple. Lorsque la matrice 3 a un pas horizontal et un pas vertical égaux chacun à 25 pm (micromètres), la caméra 1 a un champ d'ouverture angulaire D8 x ~cp = 6,6° x 5,0° (0 pour degré), où 8 et cp sont respectivement les angles de d'azimuth et de hauteur repérés par rapport à l'axe optique A-A de l'objectif 2.The camera 1 may be of a commercial type, which includes in particular the objective 2 and a photodetector matrix 3. The objective 2 is represented in a simplified manner in the form of a single convergent lens, but any known objective which is compatible with the spectral sensitivity band of the photodetectors of the matrix 3 can be used alternately. By way of example, the matrix 3 may consist of 288 horizontal lines of photodetectors, which are superimposed vertically to further form columns of photodetectors. Each line includes 384 photodetectors. The detection plane 3a of the matrix 3 is located in the image focal plane of the objective 2, corresponding to a focal length f of 76.95 mm (millimeters) for example. When the matrix 3 has a horizontal pitch and a vertical pitch each equal to 25 μm (micrometers), the camera 1 has an angular aperture field D8 x ~ cp = 6.6 ° x 5.0 ° (0 for degree) where 8 and cp are respectively the angles of azimuth and height marked with respect to the optical axis AA of the objective 2.

30 Le dispositif interférentiel de Fabry-Pérot 4 comprend deux lames semi-réfléchissantes qui sont référencées 5 et 6 sur les figures 1 et 2, et qui 2924821 -8- sont disposées verticalement et parallèlement l'une à l'autre. De façon connue, chaque lame 5, 6 comprend un substrat transparent plan qui est recouvert sur sa face tournée vers l'autre lame par une structure à couches à la fois réfléchissante et transparente, et sur l'autre face par une structure à couches 5 antiréfléchissante. L'écart entre les deux lames 5 et 6, noté e sur les figures 1 et 2 et aussi appelé épaisseur optique du dispositif de Fabry-Pérot, est contrôlé par des entretoises 7. Les entretoises 7, qui peuvent comprendre des composants piézoélectriques, sont commandées par une unité de contrôle non représentées, de façon à varier l'écart e en maintenant les deux lames 5 et 6 10 parallèles l'une par rapport à l'autre. Une telle constitution d'un dispositif de Fabry-Pérot est supposée connue, et n'est pas reprise ici plus en détail. On se reportera avantageusement à l'un des nombreux ouvrages spécialisés traitant de ce type de dispositifs interférentiels. De préférence, le dispositif 4 et la caméra 1 sont fixes l'un par rapport à 15 l'autre. La distance d entre le dispositif 4 et l'objectif 2 peut être sélectionnée de sorte que le dispositif 4 soit situé à l'endroit d'une pupille d'entrée de la caméra 1. Dans ce cas, le dispositif 4 peut avoir des dimensions minimales sans réduire le champ d'entrée de la caméra. En outre, le dispositif de Fabry-Pérot 4 est tourné par rapport à la 20 caméra 1 autour d'un axe A qui peut être vertical comme indiqué sur les figures, ou horizontal. Un plan qui est parallèle aux lames 5 et 6 coupe alors le plan de détection de 3a parallèlement aux colonnes ou aux lignes de la matrice 3. Lorsque B-B désigne un axe perpendiculaire aux lames 5 et 6, appelé axe du dispositif de Fabry-Pérot, les axes A-A et B-B forment un angle 80 qui peut 25 être compris entre 30 et 60 degrés, préférentiellement entre 40 et 50 degrés. Avantageusement, l'angle 80 est supérieur au demi-angle d'ouverture du champ d'entrée de la caméra 1, ce dernier étant égal A8/2. Dans le mode de réalisation de l'invention qui est décrit, l'angle 80 est égal à 45 degrés. L'angle d'ouverture A8 du champ d'entrée du système, correspondant 30 à chaque image qui est saisi, peut être compris entre 1 et 25 degrés. Les images qui sont formées par la caméra 1 et qui sont saisies par la matrice de photodétecteurs 3 sont formées par des rayons qui sont réfléchis 2924821 -9- par le dispositif 4. La figure 2 montre deux tels rayons, qui sont notés RO et R1, et qui arrivent sur la surface de détection 3a respectivement au centre et à proximité d'un bord de celle-ci. Chaque photodétecteur de la matrice 3 est donc associé à deux valeurs respectives des angles 0 et cp, qui correspondent à une 5 direction vers la scène visée. La direction correspondant à l'axe A-A peut être prise comme origine des angles 0 et (p. La caméra 1 et le dispositif de Fabry-Pérot 4 peuvent être adaptés de sorte que l'image qui est saisie par la caméra soit une image infrarouge ou visible. A titre d'exemple, chaque photodétecteur de la matrice 3 peut produire 10 un signal qui correspond à une énergie de rayonnement reçue dans la bande de longueur d'onde comprise entre 8 pm et 12 pm. Dans ce cas, le dispositif 4 peut avoir un écart e qui est variable entre 5 et 9 pm, environ. De façon connue, un dispositif de Fabry-Pérot tel que considéré dans la présente invention présente un pouvoir réfléchissant qui est élevé et 15 sensiblement constant, au moins dans la bande de sensibilité de la matrice 3, en dehors d'intervalles spectraux étroits correspondant à des extinctions de réflexion. Ces intervalles spectraux d'extinction, appelés plus haut intervalles spectraux exclus, sont chacun centrés autour d'une longueur d'onde qui est donnée par la formule suivante, lorsque l'angle de hauteur cp est nul : 2e cos(0 + 00 ) (1) où k est l'ordre d'interférence et c(X) est le saut de phase aux interfaces des lames 5 et 6. Dans l'exemple qui est décrit ici, k est égal à 1. Pour une valeur fixe de l'angle 00, chaque colonne de la matrice 3 correspond donc à un intervalle étroit d'extinction de la réflexion qui est centré autour de la valeur de 25 longueur d'onde À(0). La largeur AÀ de cet intervalle est fixée par la valeur de finesse F du dispositif de Fabry-Pérot, selon la formule : =a,(0)/F (2) La finesse F du dispositif de Fabry-Pérot 4 peut être comprise entre 10 et 500, préférentiellement entre 50 et 200. Par exemple, elle peut être égale à 100.The Fabry-Perot interference device 4 comprises two semi-reflective blades which are referenced 5 and 6 in FIGS. 1 and 2, and which are arranged vertically and parallel to one another. In known manner, each blade 5, 6 comprises a flat transparent substrate which is covered on its face facing the other blade by a layer structure which is both reflective and transparent, and on the other side by a layered structure 5 antireflection. The gap between the two blades 5 and 6, denoted e in FIGS. 1 and 2 and also called the optical thickness of the Fabry-Perot device, is controlled by spacers 7. The spacers 7, which may comprise piezoelectric components, are controlled by a control unit not shown, so as to vary the distance e by keeping the two blades 5 and 6 10 parallel to each other. Such a constitution of a Fabry-Perot device is supposed to be known, and is not repeated here in more detail. Advantageous reference will be made to one of the many specialized works dealing with this type of interferential devices. Preferably, the device 4 and the camera 1 are fixed relative to each other. The distance d between the device 4 and the objective 2 can be selected so that the device 4 is located at the location of an entrance pupil of the camera 1. In this case, the device 4 can have dimensions minimum without reducing the input field of the camera. In addition, the Fabry-Perot device 4 is rotated relative to the camera 1 about an axis A which may be vertical as shown in the figures, or horizontal. A plane which is parallel to the blades 5 and 6 then intersects the detection plane of 3a parallel to the columns or lines of the matrix 3. When BB designates an axis perpendicular to the blades 5 and 6, called the axis of the Fabry-Perot device, the axes AA and BB form an angle 80 which may be between 30 and 60 degrees, preferably between 40 and 50 degrees. Advantageously, the angle 80 is greater than the half-angle of opening of the input field of the camera 1, the latter being equal to A8 / 2. In the embodiment of the invention which is described, the angle 80 is equal to 45 degrees. The aperture angle A8 of the system input field, corresponding to each image that is captured, can be between 1 and 25 degrees. The images which are formed by the camera 1 and which are captured by the matrix of photodetectors 3 are formed by rays which are reflected by the device 4. Figure 2 shows two such rays, which are denoted RO and R1. , and which arrive on the detection surface 3a respectively in the center and near an edge thereof. Each photodetector of the matrix 3 is therefore associated with two respective values of the angles 0 and cp, which correspond to a direction towards the target scene. The direction corresponding to the AA axis can be taken as the origin of the angles 0 and (p) The camera 1 and the Fabry-Perot device 4 can be adapted so that the image that is captured by the camera is an infrared image By way of example, each photodetector of the matrix 3 can produce a signal which corresponds to a radiation energy received in the wavelength band of between 8 μm and 12 μm. 4 can have a gap e which is variable between 5 and 9 μm, in the known manner, a Fabry-Perot device as considered in the present invention has a reflectivity which is high and substantially constant, at least in the sensitivity band of matrix 3, outside narrow spectral intervals corresponding to reflection extinctions These spectral extinction intervals, referred to above as spectral intervals excluded, are each centered around a length which is given by the following formula, when the pitch angle cp is zero: 2e cos (0 + 00) (1) where k is the interference order and c (X) is the jump of phase at the interfaces of the blades 5 and 6. In the example described here, k is 1. For a fixed value of the angle 00, each column of the matrix 3 corresponds to a narrow range of extinction of the reflection which is centered around the wavelength value λ (0). The width AÀ of this interval is set by the fineness value F of the Fabry-Perot device, according to the formula: = a, (0) / F (2) The fineness F of the Fabry-Perot device 4 may be between 10 and 500, preferably between 50 and 200. For example, it can be equal to 100.

30 D'après la formule 1 qui est rappelée plus haut, l'intervalle spectral qui 20 X(0) = k+c(X)/n 2924821 -10- est exclu pour chaque valeur de l'angle 8 peut être déplacé à l'intérieur de la bande infrarouge 8 pm û 12 pm en variant l'écart e au moyen des entretoises 7. De cette façon, l'écart e du dispositif de Fabry-Pérot 4 peut être ajusté pour exclure le rayonnement correspondant à une longueur d'onde quelconque de la 5 bande 8 pm û 12 pm, de l'intensité qui est saisie par les photodétecteurs d'une colonne de la matrice 3 qui est sélectionnée. La figure 3 illustre l'image d'une scène S qui est observée avec un système tel que décrit précédemment. Par exemple, la scène S comprend un paysage de campagne que traverse un véhicule 100. L'image est repérée par 10 les deux axes cartésiens x et y, qui correspondent respectivement à des variations des angles 8 et (p. La figure 4 est une représentation tridimensionnelle qui illustre le principe de la variation de la longueur d'onde centrale d'exclusion. Cette représentation est repérée par les axes d'image x et y, ainsi que par l'axe de 15 longueur d'onde À. Etant donné que la longueur d'onde centrale de l'intervalle spectral qui est exclu pour le rayonnement détecté en un point de l'image varie en fonction de l'angle 8, elle varie d'une façon correspondante en fonction de la coordonnée x. La variation, au sein de l'image saisie, de la longueur d'onde centrale de l'intervalle spectral qui est exclu forme donc une coupe de la 20 représentation de la figure 4, pour chaque prise de vue correspondant à une valeur donnée de l'écart e. Cette coupe est oblique par rapport aux axes x et À. Les prises de vues successives notées PI, P2, P3,..., PN correspondent à des valeurs croissantes de l'épaisseur optique e. Par exemple, l'épaisseur optique e peut être variée d'un pas de l'ordre de 40 nm (nanomètres) entre deux prises 25 de vues successives. Les inventeurs mentionnent toutefois que la longueur d'onde qui est donnée par la formule 1 correspond à une hauteur angulaire cp qui est nulle. Cette longueur d'onde varie lorsque la hauteur cp est non nulle, d'une façon qui peut être déduite de calculs d'interférences supposés connus. Plus 30 précisément, un même intervalle spectral exclus n'est pas rigoureusement associé à une colonne de la matrice de photodétecteurs, mais à un arc de cercle sur la surface de détection, qui possède un rayon important. Ainsi, les 2924821 -11- photodécteurs des extrémités supérieure et inférieure d'une colonne ne sont pas associés à une même longueur d'onde centrale d'intervalle spectral exclus que le photodétecteur qui est situé au milieu de la hauteur de cette colonne, et un étalonnage de ce décalage spectral peut être effectué initialement. Pour 5 cette raison aussi, les plans de coupe qui correspondent aux prises de vues dans la représentation de la figure 4 sont en fait légèrement incurvés par rapport à l'axe y. L'association d'un intervalle spectral exclus, centré sur la valeur À(8), avec une colonne de photodétecteurs constitue toutefois une approximation simplificatrice qui peut être utile.According to formula 1 which is recalled above, the spectral range which X (0) = k + c (X) / n is excluded for each value of the angle 8 can be shifted to the inside of the infrared band 8 pm - 12 pm by varying the distance e by means of the spacers 7. In this way, the gap e of the Fabry-Perot device 4 can be adjusted to exclude radiation corresponding to a length any wave of the 8 pm-12 pm band, of the intensity that is captured by the photodetectors of a column of the matrix 3 that is selected. Figure 3 illustrates the image of a scene S which is observed with a system as described above. For example, the scene S comprises a countryside landscape traversed by a vehicle 100. The image is indicated by the two Cartesian axes x and y, which respectively correspond to variations of the angles 8 and (FIG. three-dimensional representation which illustrates the principle of the variation of the exclusion central wavelength This representation is indicated by the x and y image axes, as well as by the wavelength axis λ. that the central wavelength of the spectral interval which is excluded for the radiation detected at a point of the image varies according to the angle 8, it varies in a corresponding manner as a function of the x-coordinate. variation, within the captured image, of the central wavelength of the spectral interval which is excluded thus forms a cross-section of the representation of FIG. 4, for each shot corresponding to a given value of FIG. gap E. This section is oblique with respect to x axes x and A. The successive shots denoted PI, P2, P3, ..., PN correspond to increasing values of the optical thickness e. For example, the optical thickness e can be varied by a step of the order of 40 nm (nanometers) between two successive shots. The inventors mention, however, that the wavelength which is given by formula 1 corresponds to an angular height cp which is zero. This wavelength varies when the height cp is non-zero, in a manner that can be deduced from known interference calculations. More precisely, the same excluded spectral range is not rigorously associated with a column of the photodetector matrix, but with an arc of a circle on the detection surface, which has a large radius. Thus, the photodecters of the upper and lower ends of a column are not associated with the same central wavelength of excluded spectral interval as the photodetector which is located in the middle of the height of this column, and a calibration of this spectral shift can be performed initially. For this reason too, the sectional planes which correspond to the shots in the representation of FIG. 4 are in fact slightly curved with respect to the y axis. The association of an excluded spectral interval, centered on the value A (8), with a column of photodetectors is however a simplistic approximation that may be useful.

10 Il est entendu que les valeurs numériques qui ont été citées dans la description détaillée ci-dessus n'ont qu'un but illustratif. En particulier l'invention peut être mise en oeuvre pour réaliser des détections dans d'autres domaines spectraux que la bande comprise entre 8 pm et 12 pm. A la lecture de la description de l'invention qui a été donnée, l'Homme du métier saura adapter 15 chaque valeur numérique à l'application qui est envisagée pour le système d'imagerie. Enfin, le dispositif de Fabry-Pérot peut être aussi être placé dans l'objectif de la caméra. Dans ce cas, il est nécessaire d'agencer l'objectif en deux parties. Une première partie de l'objectif est elle-même un objectif de type 20 afocal, et est située en avant du dispositif de Fabry-Pérot. Elle permet d'adapter l'angle d'ouverture du champ qui est utilisé au niveau du dispositif de Fabry-Pérot à la largeur de la scène qui est visée. Une seconde partie de l'objectif est située derrière le dispositif de Fabry-Pérot, entre celui-ci et la matrice de photodétecteurs. Cette seconde partie sert à focaliser sur la matrice 25 de photodétecteurs les faisceaux provenant de la scène visée. It is understood that the numerical values which have been cited in the detailed description above are for illustrative purposes only. In particular the invention can be implemented to make detections in other spectral domains that the band between 8 pm and 12 pm. Upon reading the description of the invention that has been given, one skilled in the art will be able to adapt each numerical value to the application which is envisaged for the imaging system. Finally, the Fabry-Perot device can also be placed in the lens of the camera. In this case, it is necessary to arrange the objective in two parts. A first part of the lens is itself an afocal type objective, and is located in front of the Fabry-Perot device. It makes it possible to adapt the angle of opening of the field which is used at the Fabry-Perot device to the width of the scene which is aimed at. A second part of the lens is located behind the Fabry-Perot device, between it and the matrix of photodetectors. This second part serves to focus on the photodetector array 25 the beams coming from the target scene.

Claims

An imaging system adapted to capture a two-dimensional image of a scene each time a shot is taken by said system, and comprising: a camera (1) itself comprising a lens (2) and a matrix photodetectors (3) arranged to capture the image of the scene formed through the lens on the matrix; and an interferential Fabry-Perot device (4), comprising two parallel blades (5, 6) and an actuator (7) adapted to vary a gap (e) between the two blades, each blade being both transparent and reflective , the Fabry-Perot device being arranged so that the captured image is formed from radiation from the scene and reflected by said Fabry-Perot device, and so that actuation of the actuator varies. an intensity of a spectral component of the radiation forming the image captured at at least one point of said image.

2. The system of claim 1, wherein each captured image corresponds to an opening angle of an input field of said system greater than 1 degree.

3. System according to claim 2, wherein the opening angle of the input field corresponding to each captured image is between 1 degree and 25 degrees.

4. System according to any one of the preceding claims, wherein an axis (BB) of the Fabry-Perot device (4), perpendicular to the two blades (5, 6), forms, with an optical axis (AA) of the objective (2), an angle (80) of between 30 and 60 degrees. 2924821 -13-

5. System according to claim 4, wherein the angle (80) between the axis of the Fabry-Perot device (B-B) and the optical axis of the objective (A-A) is between 40 and 50 degrees.

6. System according to any of the preceding claims, wherein the camera (1) and the Fabry-Perot device (4) are adapted so that the image captured by said camera is an infrared or visible image.

The system of claim 6, wherein the camera (1) and the Fabry-Perot device (4) are adapted such that each photodetector of the array (3) produces a signal corresponding to a radiation energy received in the wavelength band between 8 pm and 12 pm.

8. System according to any one of the preceding claims, wherein the Fabry-Perot device (4) has a fineness of between 10 and 500. 15

9. System according to any one of the preceding claims, wherein a plane parallel to the blades (5, 6) of the Fabry-Perot device intersects a detection plane of the photodetector array (3) parallel to rows or columns. of said matrix of photodetectors.

10. A long-distance viewing apparatus comprising an imaging system according to any one of claims 1 to 9.

An observation apparatus according to claim 10, forming a pair of single-lens binoculars, a long view or a viewfinder.

12. A method of observing a scene using an imaging system according to any one of claims 1 to 9, said method comprising the following 25 steps: / 1 / capture a first image of the scene by fixing the gap (e) between the two blades (5, 6) of the Fabry-Perot device (4) at a first value; 2924821 -14- / 2 / modifying said deviation (e) to a second value different from said first value; and / 3 / capturing a second image of the scene with said second value of the gap (e), so that a portion of the scene corresponding to at least one image point has different contrasts respectively within the say first and second images.

13. Use of a method according to claim 12 for detecting, in said scene, an object which can not be distinguished or is hardly perceptible in the captured image for at least one value of the difference (e) between two blades of the Fabry-Perot device.

14. Use of a method according to claim 12 to reveal, in a field of view, a cloud of gas whose presence can not be distinguished or is hardly perceptible in the image captured for at least one value of 15. the gap (e) between the two blades of the Fabry-Perot device.