FR3024782A1

FR3024782A1 - Systeme et procede d'imagerie infrarouge

Info

Publication number: FR3024782A1
Application number: FR1401820A
Authority: FR
Inventors: Frederic Pasternak
Original assignee: Airbus Defence and Space SAS
Current assignee: Airbus Defence and Space SAS
Priority date: 2014-08-07
Filing date: 2014-08-07
Publication date: 2016-02-12
Anticipated expiration: 2034-08-07
Also published as: FR3024782B1

Abstract

Un système d'imagerie infrarouge thermique qui est destiné à être embarqué à bord d'un satellite (S) en orbite autour de la Terre (T), est adapté pour réaliser un balayage «step & stare» de la surface terrestre. En outre, il permet de compenser la vitesse de défilement du satellite par rapport au sol en appliquant un décalage rétrograde de la ligne de visée, continûment pendant chaque segment transversal de balayage. De cette façon, les images saisies sont dépourvues du défaut de filé, et présentent une fonction de transfert de modulation qui est améliorée. Un tel système d'imagerie infrarouge est compatible avec un détecteur d'image à microbolomètres.

Description

SYSTEME ET PROCEDE D'IMAGERIE INFRAROUGE La présente invention concerne un système et un procédé d'imagerie infrarouge, qui sont adaptés en particulier pour être mis en oeuvre à bord d'un satellite terrestre. Certaines missions spatiales qui sont effectuées à partir d'un satellite en orbite autour de la Terre, ont pour but de fournir des images de la surface de la Terre qui sont saisies avec du rayonnement infrarouge dont la longueur d'onde est comprise entre 7 pm (micromètre) et 14 pm. Cet intervalle spectral de rayonnement correspond à l'émission thermique, et est désigné couramment par rayonnement infrarouge thermique. En fait, les images sont saisies en mettant en oeuvre un balayage d'une bande de surface terrestre, pendant que le satellite défile sur son orbite. En particulier, dans le mode de balayage qui est appelé «push-broom», le déplacement du champ d'image le long de la bande de surface terrestre est produit par le défilement du satellite. Dans ce cas, l'acquisition en image de chaque segment de longueur de la bande de surface terrestre doit être suffisamment rapide par rapport à la vitesse de défilement du satellite. Autrement dit, la durée totale d'une séquence de saisie d'image, comprenant l'intégration, la lecture et la réinitialisation, doit être assez courte pour le capteur utilisé par rapport au changement de la portion de surface terrestre qui se trouve dans le champ d'image. En outre, si la durée d'intégration pour une image qui est saisie, est elle-même trop longue, le contenu du champ d'image se déplace pendant cette durée d'intégration à cause du défilement du satellite. Chaque image qui est saisie présente alors une qualité dégradée, avec une distorsion de déplacement appelée «effet de filé», et une dégradation de la fonction de transfert de modulation.

Par ailleurs, en imagerie infrarouge thermique, il est nécessaire d'utiliser simultanément plusieurs détecteurs d'image pour saisir une bande de surface terrestre qui possède une largeur importante, par exemple supérieure à 500 km, voire supérieure à 1000 km, lors d'un balayage push-broom effectué à partir d'un satellite en orbite basse. Les détecteurs sont décalés perpendiculairement à la direction de défilement de l'image dans le plan focal, pour obtenir une largeur totale d'image qui est supérieure. D'autres 3024 782 - 2 - agencements sont possibles en dupliquant le plan focal, mais ils nécessitent aussi plusieurs détecteurs d'image. Dans tous ces cas, l'agencement matériel des détecteurs d'image doit être effectué très précisément, ce qui rend long et onéreux l'assemblage des détecteurs d'image dans le plan focal.

5 Enfin, il est connu d'utiliser pour de telles missions d'imagerie par rayonnement infrarouge thermique, des détecteurs d'image infrarouge à puits quantique, désignés par QWIP pour «Quantum Well Infrared Photodetector». La saisie d'image est en effet suffisamment rapide pour de tels détecteurs, pour être compatible avec un balayage push-broom qui est réalisé à partir d'un 10 satellite à orbite basse. Mais la mise en oeuvre de ces détecteurs QWIP est complexe, en nécessitant notamment l'utilisation d'un système actif de refroidissement à basse température. Par ailleurs, le document US 2010/0245571 décrit un autre mode de balayage d'une bande de surface terrestre pour saisir en image le contenu de 15 cette bande. Appliqué à un satellite, cet autre mode de balayage consiste à saisir des images avec un détecteur matriciel, et à déplacer le champ d'image perpendiculairement à la vitesse de défilement du satellite, entre deux images qui sont saisies successivement. Ainsi, un balayage transversal est réalisé prioritairement, qui est répété ou exécuté en va-et-vient à de multiples reprises.

20 Ces répétitions du balayage transversal pendant le défilement du satellite produisent un balayage total dans une bande de surface terrestre qui peut posséder une largeur importante, notamment de plusieurs milliers de kilomètres pour un satellite en orbite basse. Un tel mode de balayage est désigné par «step & stare» dans le jargon de l'Homme du métier.

25 A partir de cette situation, un but de la présente invention est de fournir un nouveau système d'imagerie pour le domaine infrarouge thermique, qui ne présente pas les inconvénients des systèmes antérieurs, ou pour lequel certains au moins de ces inconvénients sont réduits. En particulier, l'invention vise l'un au moins des objectifs suivants : 30 - permettre de saisir en image une bande de surface terrestre qui est large, notamment dont la largeur peut être supérieure à 1000 km lorsque le système d'imagerie est utilisé à bord d'un satellite en orbite basse ; 3024782 -3- - les images saisies sont dépourvues d'effet de filé ; - l'assemblage du ou des détecteur(s) d'image dans le plan focal est simplifié ; et - des détecteurs d'image peuvent être utilisés, qui ont une mise en 5 oeuvre plus simple que les détecteurs QWIP. Pour atteindre ce but ou un autre, un premier aspect de la présente invention propose un nouveau système d'imagerie infrarouge qui est destiné à être embarqué à bord d'un satellite en orbite autour de la Terre, et qui est adapté pour saisir des images formées avec du rayonnement de longueur 10 d'onde comprise entre 7 pm et 14 pm. Autrement dit, le système de l'invention est destiné à l'imagerie infrarouge thermique. Ce système comprend : - un télescope, qui est adapté pour former une image dans un plan focal à partir de rayonnement incident selon une ligne de visée du système ; - un détecteur d'image de type matriciel, qui est placé dans le plan focal 15 et qui est adapté pour saisir l'image formée par le télescope ; - un dispositif à orientation variable, qui est adapté pour décaler la ligne de visée selon deux directions indépendantes, dite longitudinale et transversale, en fonction d'une orientation à deux degrés de liberté de ce dispositif ; et 20 - une unité de contrôle, qui est adaptée pour commander un fonctionnement synchronisé du détecteur d'image et du dispositif à orientation variable. Selon une première caractéristique de l'invention, le système est adapté pour décaler la ligne de visée selon une séquence de fonctionnement 25 qui comprend une série de plusieurs durées de balayage transversal successives, et telle que : - pendant chaque durée de balayage transversal : la ligne de visée est décalée continûment selon la direction longitudinale à partir d'une position initiale longitudinale de la ligne de visée, et elle est décalée 30 simultanément par paliers successifs selon la direction transversale, avec au moins deux paliers séparés à partir d'une position initiale 3024782 - 4 - transversale de la ligne de visée, chaque palier étant maintenu pendant une durée d'intégration lors de laquelle une nouvelle image est saisie ; et - entre deux durées de balayage transversal successives : la ligne de 5 visée est ramenée dans les positions initiales longitudinale et transversale. En outre, l'unité de contrôle est adaptée pour sélectionner des amplitudes du décalage longitudinal et du décalage transversal telles que les images qui sont saisies pendant la séquence de fonctionnement forment un 10 recouvrement continu d'une bande de champ à bords externes parallèles. Autrement dit, le système réalise un balayage de type «step & stare» de la bande de champ. Grâce à ce balayage «step & stare», la bande de champ totale qui est balayée peut avoir une largeur qui est supérieure à 1000 km lorsque le système est embarqué à bord d'un satellite en orbite basse.

15 Dans le cadre de l'invention, on entend par orbite basse une orbite de satellite terrestre dont l'altitude est comprise entre 400 km et 2000 km au dessus de la surface de la Terre. En outre, cette bande de champ peut être balayée en n'utilisant qu'un seul détecteur d'image, si bien que l'assemblage de ce détecteur dans le plan focal peut être simple.

20 Selon une seconde caractéristique de l'invention, l'unité de contrôle est adaptée en outre pour sélectionner une vitesse du décalage continu de la ligne de visée selon la direction longitudinale, telle que l'image qui est formée dans le plan focal soit fixe par rapport au détecteur d'image pendant chaque durée d'intégration. Autrement dit, un défilement du contenu du champ optique selon 25 la direction longitudinale qui se produit pendant la durée d'intégration d'une image, est compensé par le dispositif à orientation variable. Ainsi, chaque image n'est pas dégradée par effet de filé, et la fonction de transfert de modulation est améliorée en conséquence. De plus, le détecteur d'image peut être du type à microbolomètres, 30 dont la mise en oeuvre est plus simple que celle des détecteurs QWIP. De façon générale, mais plus particulièrement lorsque le détecteur d'image est du type à microbolomètres, un nombre d'ouverture du télescope 3024782 - 5 - peut être supérieur à 0,80, préférablement compris entre 0,90 et 1,10. Pour cela notamment, le télescope peut être préférablement du type à composants dioptriques. Dans des perfectionnements de l'invention, le système d'imagerie 5 infrarouge peut fournir des images simultanément dans plusieurs sous-bandes spectrales qui sont différentes à l'intérieur de la bande infrarouge thermique. Pour cela, le système d'imagerie infrarouge peut comprendre en outre plusieurs filtres spectraux, qui sont agencés pour filtrer le rayonnement qui forme l'image saisie à l'intérieur de segments du détecteur d'image séparés et 10 décalés selon la direction longitudinale. Les fenêtres spectrales de filtrage sont différentes entre deux segments différents du détecteur d'image. Dans ce cas, l'unité de contrôle est adaptée pour sélectionner l'amplitude du décalage longitudinal de sorte que pour chaque segment du détecteur d'image, des segments d'images saisis pendant la séquence de fonctionnement par ce 15 segment de détecteur forment un recouvrement continu de la bande de champ à bords externes parallèles. Autrement dit, la bande de champ est entièrement saisie en image pour chacune des sous-bandes spectrales, lors de la même séquence de balayage «step & stare». Possiblement, le système d'imagerie infrarouge de l'invention peut 20 comprendre deux détecteurs d'image de type matriciel, qui sont placés dans le plan focal et décalés selon la direction longitudinale. Dans ce cas, la durée d'intégration pour chaque image peut être jusqu'à deux fois plus longue. Un tel agencement à deux détecteurs d'image peut aussi être combiné avec le perfectionnement d'acquisition d'images simultanément dans plusieurs sous- 25 bandes spectrales qui sont différentes. Dans ce cas, le nombre des sous- bandes spectrales peut être augmenté par l'utilisation de deux détecteurs à la place d'un seul. Un second aspect de la présente invention propose un procédé d'imagerie terrestre pour saisir des images formées avec du rayonnement de 30 longueur d'onde comprise entre 7 pm et 14 pm, et provenant de la Terre. Un tel procédé comprend les étapes suivantes : 3024 782 - 6 - - embarquer à bord d'un satellite un système d'imagerie infrarouge qui est conforme au premier aspect de l'invention ; - lorsque le satellite est en orbite autour de la Terre, orienter le système d'imagerie infrarouge de sorte que la direction longitudinale soit 5 parallèle à une vitesse de défilement du satellite par rapport à la surface terrestre ; - activer l'unité de contrôle pour décaler la ligne de visée selon la séquence de fonctionnement ; - transmettre les images saisies à une station de réception terrestre ; et 10 - optionnellement, assembler les images qui ont été saisies pendant la séquence de fonctionnement, pour reconstituer la bande de champ à bords externes parallèles. Le satellite à bord duquel le système d'imagerie infrarouge est embarqué, peut être à orbite basse, c'est-à-dire avec une altitude d'orbite qui 15 est comprise entre 400 km et 2000 km au dessus de la surface terrestre. Dans ce cas, le système d'imagerie infrarouge peut être dimensionné pour que la bande de champ à bords externes parallèles ait une largeur d'au moins 100 km sur la surface terrestre, voire d'au moins 500 km ou d'au moins 1000 km, selon la direction transversale DT.

20 D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après d'exemples de réalisation non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - les figures 1 a et 1 b illustrent un mode de balayage qui est mis en oeuvre dans l'invention ; 25 - la figure 2 représente schématiquement un système d'imagerie infrarouge thermique qui est conforme à l'invention ; - la figure 3 illustre un télescope pouvant être utilisé dans le système d'imagerie infrarouge thermique de la figure 2 ; - les figures 4a à 4c sont des diagrammes qui illustrent la mise en oeuvre 30 du mode de balayage des figures 1 a et 1b ; 3024782 - 7 - - la figure 4d correspond à la figure 4c pour une mise en oeuvre alternative du balayage ; et - les figures 5 et 6 illustrent deux perfectionnements possibles d'un système d'imagerie infrarouge thermique qui est conforme à l'invention.

5 Pour raison de clarté, les dimensions des éléments qui sont représentés dans ces figures ne correspondent ni à des dimensions réelles ni à des rapports de dimensions réels. En outre, des références identiques qui sont indiquées dans des figures différentes désignent des éléments identiques ou qui ont des fonctions identiques.

10 Dans les figures 1 a et 1 b, T désigne la Terre, S un satellite qui est en orbite autour de la Terre, et Vsat désigne la vitesse de défilement du satellite S sur son orbite. DL désigne une direction à la surface de la Terre, appelée direction longitudinale, qui est parallèle à la vitesse Vsat du satellite. DT est une direction à la surface de la Terre, appelée direction transversale, qui est 15 perpendiculaire à la direction longitudinale DL. Un système d'imagerie infrarouge thermique conforme à l'invention, qui est embarqué à bord du satellite S, saisit successivement des images de la surface de la Terre selon la ligne de visée L. Cette ligne de visée L est variée entre deux images successives, selon un trajet de balayage B à la surface de 20 la Terre. Ce trajet de balayage B est à priorité pour la direction transversale DT, par rapport à la direction longitudinale DL. Autrement dit, la ligne de visée L est d'abord décalée selon la direction transversale DT, pour saisir successivement des images qui sont juxtaposées sur la surface de la Terre selon la direction transversale DT. Puis, lorsqu'un segment de balayage 25 transversal qui est ainsi réalisé est terminé, la ligne de visée L est décalée selon la direction longitudinale DL pour réaliser un nouveau segment de balayage transversal, adjacent au précédent mais décalé d'une largeur d'image selon la direction DL. Avantageusement, deux segments transversaux successifs du balayage B peuvent être parcourus en sens inverse, de sorte 30 que les variations de la ligne de visée L sont plus progressives tout au long du balayage complet. Les références 11 à 19 désignent les champs d'images à la surface de la Terre, pour des images qui sont saisies successivement lors du 3024782 - 8 - balayage B. Les segments transversaux du balayage B comprenant tous un nombre constant d'images, cinq images à titre d'exemple sur les figures 1 a et 1 b, l'ensemble du balayage B couvre une bande à bords parallèles sur la surface de la Terre, désignée par F et appelée couramment fauchée. Ll et L2 5 désignent les deux bords latéraux de la fauchée F. Le balayage B est couramment désigné par l'Homme du métier comme étant du type «step & stare». Plus précisément, la figure 1 b montre que les décalages successifs de la ligne de visée L peuvent être tels que des images qui sont voisines dans la 10 fauchée F présentent des recouvrements à leurs circonférences. De tels recouvrements assurent qu'aucune zone manquante n'est produite involontairement dans la fauchée F entre des images voisines, même si la ligne de visée L a subi des perturbations accidentelles. En outre, ces recouvrements facilitent la reconstruction d'une image continue de l'ensemble de la fauchée F, 15 par raccordement entre les contenus des images successives qui ont été saisies une-à-une au cours du balayage B. Les figures 2 et 3 représentent un système d'imagerie infrarouge conforme à l'invention qui est embarqué à bord du satellite S. Ce système peut comprendre un télescope 1, un détecteur d'image 2, un miroir 3, et un dispositif 20 4 pour varier l'orientation du miroir 3 selon deux axes de rotation qui sont notés R1 et R2. Le télescope 1, le détecteur d'image 2 et le miroir 3 sont sélectionnés pour être efficaces pour du rayonnement infrarouge thermique, ou plus particulièrement pour du rayonnement dont la longueur d'onde est comprise entre 10 pm et 12 pm. Le télescope 1 peut être d'un modèle à six lentilles, qui 25 sont référencées 11 à 16 sur la figure 3. PF désigne le plan focal du télescope 1. La surface d'entrée du rayonnement dans le détecteur d'image 2 est située dans le plan PF. De cette façon, le détecteur 2 saisit l'image de la portion de surface terrestre qui est contenue dans le champ optique, pour la direction de la ligne de visée L qui est produite à un instant donné par le dispositif 4.

30 Le dispositif 4 peut être d'un des modèles bien connus de l'Homme du métier, dont la description n'a donc pas besoin d'être répétée ici. D'autres dispositifs qui produisent différemment les variations à deux degrés de liberté 3024 782 - 9 - de la ligne de visée L, peuvent être utilisés de façon équivalente. Le détecteur d'image 2 peut être constitué de microbolomètres juxtaposés selon une matrice carrée ou rectangulaire. De tels détecteurs d'image infrarouge thermique sont aussi bien connus. Par exemple, le 5 détecteur 2 peut comporter 768 microbolomètres selon la direction de colonnes de la matrice, et 1024 microbolomètres selon la direction de lignes de la matrice, avec un pas de 17 pm (micromètre) selon chaque direction. Le détecteur 2 est orienté dans le plan focal PF de sorte que sa direction de colonne soit sensiblement parallèle à la direction longitudinale DL. Si l'altitude 10 d'orbite du satellite S est d'environ 817 km (kilomètre), et la distance focale du télescope 1 est égale à 174 mm, alors chaque image a une largeur au sol de 82 km environ, avec un pas d'échantillonnage au sol de 80 m (mètre) environ. L'utilisation de microbolomètres peut requérir que le télescope 1 possède une valeur de nombre d'ouverture qui soit élevée, typiquement 15 supérieure à 0,80. On rappelle que le nombre d'ouverture d'une optique imageante est le quotient de son diamètre de pupille d'entrée sur sa distance focale. Le choix d'un télescope à lentilles, autrement dit à structure dioptrique, peut être particulièrement adapté pour obtenir de telles valeurs qui sont élevées pour le nombre d'ouverture. Eventuellement, comme cela sera décrit 20 plus loin, des filtres spectraux peuvent être agencés entre le télescope 1 et le détecteur d'image 2, à l'emplacement 6 qui est indiqué sur la figure 3. Les diagrammes des figures 4a-4c, qui doivent être considérés en étant alignés verticalement, illustrent la séquence des décalages qui sont appliqués à la ligne de visée L selon les deux directions DL et DT, pour 25 produire le balayage B. L'axe horizontal commun aux trois diagrammes repère le temps t. Les axes verticaux des trois diagrammes sont respectivement : Psat/sol pour la position instantanée du satellite S projetée sur la surface terrestre, al_ pour l'angle de décalage de la ligne de visée L selon la direction longitudinale DL, et aT pour l'angle de décalage de la ligne de visée L selon la 30 direction transversale DT. Pour l'altitude d'orbite basse de 817 km, la vitesse Vsat du satellite S projetée sur la surface terrestre est environ égale 6,60 km/s (figure 4a). 3024782 -10- L'angle de décalage longitudinal al_ de la ligne de visée L est varié continûment pendant chaque segment transversal du balayage B (figure 4b), de façon à compenser le défilement orbital du satellite S. Pour les conditions d'orbite qui ont été citées précédemment, une telle compensation est obtenue 5 lorsque la vitesse angulaire du décalage longitudinal ai_ est égale à 8,1 mrad/s (milliradian par seconde) vers l'arrière. Autrement dit, le décalage longitudinal est rétrograde. Les positions au sol du champ d'image qui sont alors successivement produites pendant chaque segment transversal du balayage B sont alignées selon la direction transversale DT. En outre, le champ d'image 10 est fixe par rapport au sol pendant chaque durée individuelle d'acquisition d'image. Ainsi, chaque image est dépourvue d'effet de filé, et présente aussi pour cette raison une fonction de transfert de modulation qui est améliorée. Cette suppression du défaut de filé est particulièrement avantageuse lorsque le détecteur 2 est du type à microbolomètres, car la durée d'intégration qui est 15 nécessaire pour ce type de détecteurs d'images est supérieure à celle d'autres types de détecteurs. Par ailleurs, le décalage longitudinal L. de la ligne de visée L est ramené rapidement à sa valeur initiale, appelée position longitudinale initiale dans la description générale de l'invention, entre deux segments transversaux successifs du balayage B.

20 Pendant chaque segment transversal du balayage B, le décalage transversal aT de la ligne de visée L est varié par paliers successifs (figure 4c). Chaque palier a une durée qui correspond à la durée d'intégration, notée Atint, d'une nouvelle image qui est saisie, et l'amplitude de saut pour le décalage transversal aT entre deux paliers successifs correspond à la largeur au sol du 25 champ d'image selon la direction transversale DT. Pour les conditions citées, cette largeur au sol du champ d'image est égale à 81,9 km. A titre d'illustration en conformité avec les figures 1 a et 1 b, la figure 4c correspond à un balayage dont les segments transversaux comportent cinq prises de vues. La largeur de la fauchée F est alors approximativement égale à la largeur du champ d'image 30 au sol, multipliée par le nombre de prises de vues dans chaque segment transversal du balayage B. Cette valeur doit ensuite être réduite pour tenir compte du recouvrement qui est adopté entre deux images successives selon la direction transversale DT. Par exemple, un tel recouvrement peut être de 3024 782 3,8 km au sol. Le diagramme de la figure 4c montre que le décalage transversal ai- de la ligne de visée L est varié par paliers en croissant pour un segment transversal du balayage, puis en décroissant pour le segment transversal suivant, correspondant au balayage B en va-et-vient qui est 5 représenté sur les figures 1 a et 1 b. Dans ce cas, à la fin de chaque segment transversal du balayage, la ligne de visée L se trouve directement en position initiale transversale pour entreprendre le segment transversal suivant du balayage. En variante, le diagramme de la figure 4d correspond à une mise en oeuvre pour laquelle tous les segments transversaux du balayage ne 10 comprennent chacun que deux prises de vues, et sont parcourus dans le même sens. Dans ce cas, la ligne de visée L est ramenée à une position initiale transversale identique après chaque segment transversal du balayage. Pour cette mise en oeuvre de la figure 4d, et lorsque la largeur au sol du champ d'image encore égale à 81,9 km selon la direction transversale DT, et le 15 recouvrement au sol entre deux images successives est encore de 3,8 km, la largeur de fauchée F est égale à 160 km environ. La figure 5 illustre un perfectionnement de l'invention, dans lequel la fauchée F est saisie en images dans deux sous-bandes spectrales séparées, par exemple une première sous-bande B1 centrée autour de la longueur 20 d'onde 10,8 pm, et une seconde sous-bande B2 centrée autour de la longueur d'onde 12,0 pm. Dans ce cas, deux segments de la surface d'entrée du rayonnement dans le détecteur d'image 2 sont dédiés respectivement aux deux sous-bandes spectrales. Par simplicité, ces segments de détecteur sont notés eux-mêmes B1 et B2 sur la figure 5. Ils sont séparés, selon la direction des 25 colonnes du détecteur 2, par un segment intermédiaire notée Z, qui n'est pas utilisé pour l'acquisition d'image. En fait, le segment intermédiaire Z assure que chaque filtre spectral est effectif séparément dans l'un des segments B1 ou B2 du détecteur 2, bien que les filtres ne soient pas situés dans un plan d'imagerie intermédiaire ou ne soient pas disposés au contact direct de la surface d'entrée 30 du rayonnement dans le détecteur 2. Par exemple, pour les dimensions du détecteur 2 qui ont déjà été données, les segments B1, Z et B2 peuvent chacun comprendre 1024 microbolomètres (notés px sur la figure 5) selon la direction perpendiculaire à la vitesse de défilement Vsat du satellite S, et 256 3024782 -12- microbolomètres parallèlement à la vitesse Vsat. Chaque acquisition d'image qui est commandée pendant un palier du balayage transversal de la ligne de visée L fournit donc une portion d'image supérieure qui correspond à l'acquisition dans la sous-bande spectrale B1, une portion d'image inférieure 5 qui correspond à l'acquisition dans la sous-bande spectrale B2, et une portion d'image intermédiaire qui mélange les deux sous-bandes spectrales B1 et B2 et qui n'est pas exploitée. Pour une telle acquisition à deux sous-bandes spectrales, et pour les valeurs numériques qui ont été citées jusqu'à présent, la durée d'intégration Atint de chaque image peut alors être égale à 1,4 s 10 (seconde), lorsque les durées des sauts de décalage de la ligne de visée L et les durées de ses retours aux positions initiales transversale et longitudinale n'excèdent pas 5% du temps total. Cette valeur de la durée d'intégration est compatible avec l'utilisation d'un détecteur à microbolomètres. Enfin, la figure 6 illustre une mise en oeuvre de l'invention à deux 15 détecteurs d'image désignés par les références 21 et 22. Chaque détecteur 21, 22 peut être identique au détecteur d'image 2 déjà décrit. Les détecteurs 21 et 22 sont décalés l'un par rapport à l'autre parallèlement à la vitesse de défilement Vsat du satellite S. Comme décrit en relation avec la figure 5, le détecteur 21 peut être utilisé pour des acquisitions dans les deux sous-bandes 20 spectrales B1 et B2, et le détecteur 22 peut être utilisé de façon analogue pour obtenir deux acquisitions supplémentaires dans des sous-bandes spectrales différentes, notées B3 et B4. Toutes ces acquisitions dans les quatre sous-bandes spectrales B1 à B4 sont effectuées simultanément pendant le balayage B. Préférablement, les deux détecteurs 21 et 22 sont séparés l'un de l'autre 25 selon la direction de la vitesse Vsat, d'une distance qui est égale à la hauteur du segment intermédiaire Z selon cette même direction. Eventuellement, l'invention peut être appliquée à des applications d'imagerie infrarouge pour lesquelles les images sont formées avec du rayonnement dont la longueur d'onde est comprise entre 3 pm et 5 pm. En 30 effet, des détecteurs d'images qui sont efficaces dans cet intervalle spectral peuvent aussi nécessiter d'être refroidis. En outre, des détecteurs d'images à base de microbolomètres peuvent être utilisés dans cet intervalle spectral.

Claims

REVENDICATIONS1. Système d'imagerie infrarouge destiné à être embarqué à bord d'un satellite (S) en orbite autour de la Terre (T), et adapté pour saisir des images formées avec du rayonnement de longueur d'onde comprise entre 7 pm et 14 pm, et comprenant : - un télescope (1), adapté pour former une image dans un plan focal (PF) à partir de rayonnement incident selon une ligne de visée (L) du système ; - un détecteur d'image de type matriciel (2), placé dans le plan focal (PF) et adapté pour saisir l'image formée par le télescope (1) ; - un dispositif à orientation variable (3, 4), adapté pour décaler la ligne de visée (L) selon deux directions indépendantes, dite longitudinale (DL) et transversale (DT), en fonction d'une orientation à deux degrés de liberté dudit dispositif ; et - une unité de contrôle adaptée pour commander un fonctionnement synchronisé du détecteur d'image (2) et du dispositif à orientation variable (3, 4), le système étant adapté pour décaler la ligne de visée (L) selon une séquence de fonctionnement comprenant une série de plusieurs durées de balayage transversal successives, et telle que : - pendant chaque durée de balayage transversal : la ligne de visée (L) est décalée continûment selon la direction longitudinale (DL) à partir d'une position initiale longitudinale de ladite ligne de visée, et la ligne de visée est décalée simultanément par paliers successifs selon la direction transversale (DT), avec au moins deux paliers séparés à partir d'une position initiale transversale de ladite ligne de visée, chaque palier étant maintenu pendant une durée d'intégration (Atint) lors de laquelle une nouvelle image est saisie ; et 3024782 -14- - entre deux durées de balayage transversal successives : la ligne de visée (L) est ramenée dans les positions initiales longitudinale et transversale ; l'unité de contrôle étant adaptée en outre pour sélectionner des amplitudes de 5 décalage longitudinal et de décalage transversal telles que les images saisies pendant la séquence de fonctionnement forment un recouvrement continu d'une bande de champ (F) à bords externes parallèles (L1, L2), et pour sélectionner une vitesse de décalage continu de la ligne de visée (L) selon la direction longitudinale (DL), telle que l'image qui est formée dans le 10 plan focal (PF) soit fixe par rapport au détecteur d'image (2) pendant chaque durée d'intégration (Atint).
2. Système d'imagerie infrarouge selon la revendication 1, dans lequel le détecteur d'image (2) comprend une matrice de microbolomètres.
3. Système d'imagerie infrarouge selon la revendication 2, dans lequel 15 un nombre d'ouverture du télescope (1) est supérieur à 0,80.
4. Système d'imagerie infrarouge selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le télescope (1) est du type à composants dioptriques.
5. Système d'imagerie infrarouge selon l'une quelconque des 20 revendications précédentes, comprenant en outre plusieurs filtres spectraux agencés pour filtrer le rayonnement qui forme l'image saisie à l'intérieur de segments (B1, B2) du détecteur d'image (2) séparés et décalés selon la direction longitudinale (DL), avec des fenêtres spectrales de filtrage qui sont différentes entre deux segments différents du détecteur d'image, 25 et l'unité de contrôle est adaptée pour sélectionner l'amplitude de décalage longitudinal de sorte que pour chaque segment (B1, B2) du détecteur d'image (2), des segments d'images saisis pendant la séquence de fonctionnement par ledit segment de détecteur forment un recouvrement continu de la bande de champ (F) à bords externes parallèles (L1, L2). 3024 782 -15-
6. Système d'imagerie infrarouge selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant deux détecteurs d'image (21, 22) de type matriciel, placés dans le plan focal (PF) du télescope (1) et décalés selon la direction longitudinale (DL). 5
7. Procédé d'imagerie terrestre pour saisir des images formées avec du rayonnement de longueur d'onde comprise entre 7 pm et 14 pm, et provenant de la Terre (T), ledit procédé comprenant les étapes suivantes : - embarquer un système d'imagerie infrarouge conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, à bord d'un satellite (S) ; 10 - lorsque le satellite (S) est en orbite autour de la Terre (T), orienter le système d'imagerie infrarouge de sorte que la direction longitudinale (DL) soit parallèle à une vitesse de défilement (Vsat) du satellite par rapport à la surface terrestre ; - activer l'unité de contrôle pour décaler la ligne de visée (L) selon la 15 séquence de fonctionnement ; et - transmettre les images saisies à une station de réception terrestre.
8. Procédé d'imagerie terrestre selon la revendication 7, comprenant en outre l'étape suivante : - assembler les images saisies pendant la séquence de fonctionnement, 20 pour reconstituer la bande de champ (F) à bords externes parallèles (L1, L2).
9. Procédé d'imagerie terrestre selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le satellite (S) est à orbite basse, avec une altitude d'orbite comprise entre 400 km et 2000 km au dessus de la surface terrestre. 25
10. Procédé d'imagerie terrestre selon la revendication 9, dans lequel le système d'imagerie infrarouge est dimensionné pour que la bande de champ (F) à bords externes parallèles (L1, L2) ait une largeur d'au moins 100 km sur la surface terrestre.