FR3042877A1 - METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE PHASE OF A PERIODIC SIGNAL - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de mesure de la phase d'un signal analogique périodique (201), comprenant les étapes suivantes : a) acquérir, à une période d'échantillonnage Tech différente de la période Tsig dudit signal (201) et qui ne soit pas un multiple ou un sous-multiple de la période Tsig, une pluralité d'échantillons analogiques (203, 205 ; 707) représentatifs de l'amplitude dudit signal (201) ; et b) quantifier sur un bit chacun desdits échantillons (203, 205 ; 707) pour fournir un signal binaire (207).The invention relates to a method for measuring the phase of a periodic analog signal (201), comprising the steps of: a) acquiring, at a sampling period Tech different from the period Tsig of said signal (201) and which does not not a multiple or a sub-multiple of the period Tsig, a plurality of analog samples (203, 205, 707) representative of the amplitude of said signal (201); and b) bit quantizing each of said samples (203, 205; 707) to provide a binary signal (207).
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF DE DETERMINATION DE LA PHASE D'UN SIGNALMETHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE PHASE OF A SIGNAL
PERIODIQUEPERIODIC
DomaineField
La présente demande concerne un procédé et un dispositif d'acquisition d'une information représentative de la phase d'un signal analogique périodique.The present application relates to a method and a device for acquiring information representative of the phase of a periodic analog signal.
Exposé de l'art antérieurPresentation of the prior art
Il existe de nombreuses applications, en particulier dans le domaine de l'imagerie, dans lesquelles on cherche à enregistrer, à l'aide d'un capteur, la phase d'un signal analogique périodique (c'est-à-dire le déphasage de ce signal par rapport à un signal de référence de même périodicité), après réflexion ou transmission de ce signal par un objet.There are many applications, particularly in the field of imaging, in which it is sought to record, with the aid of a sensor, the phase of a periodic analog signal (that is to say the phase shift of this signal with respect to a reference signal of the same periodicity), after reflection or transmission of this signal by an object.
Les procédés et dispositifs existants permettant de mesurer la phase d'un signal analogique périodique présentent toutefois divers inconvénients, notamment en termes de complexité, de consommation énergétique et/ou de vitesse d'acquisition.Existing methods and devices for measuring the phase of a periodic analog signal, however, have various disadvantages, particularly in terms of complexity, energy consumption and / or acquisition speed.
Un objet des modes de réalisation décrits ci-après est de prévoir un procédé et un dispositif de mesure de phase palliant tout ou partie de ces inconvénients. RésuméAn object of the embodiments described below is to provide a method and a phase measuring device that overcomes all or part of these disadvantages. summary
Ainsi, un mode de réalisation prévoit un procédé de mesure de la phase d'un signal analogique périodique, comprenant les étapes suivantes : a) acquérir, à une période d'échantillonnage Tg^ différente de la période Tsj_g dudit signal et qui ne soit pas un multiple ou un sous-multiple de la période Tsj_g, une pluralité d'échantillons analogiques représentatifs de l'amplitude dudit signal ; et b) quantifier sur un bit chacun desdits échantillons pour fournir un signal binaire.Thus, an embodiment provides a method for measuring the phase of a periodic analog signal, comprising the following steps: a) acquiring, at a sampling period Tg différente different from the period Tsj_g of said signal and which is not a multiple or a sub-multiple of the period Tsj_g, a plurality of analog samples representative of the amplitude of said signal; and b) bit quantizing each of said samples to provide a binary signal.
Selon un mode de réalisation, le procédé comporte en outre une étape c) de détermination d'une valeur de phase dudit signal à partir du signal binaire produit à l'étape b).According to one embodiment, the method further comprises a step c) of determining a phase value of said signal from the binary signal produced in step b).
Selon un mode de réalisation, l'étape c) comprend la comparaison dudit signal binaire avec des trains de bits stockés dans une table de correspondance.According to one embodiment, step c) comprises comparing said binary signal with bitstreams stored in a correspondence table.
Selon un mode de réalisation, l'étape c) comprend une étape de filtrage numérique dudit signal binaire, visant à détecter une aberration cyclique particulière dans ce signal.According to one embodiment, step c) comprises a step of digitally filtering said binary signal, intended to detect a particular cyclic aberration in this signal.
Selon un mode de réalisation, l'étape c) comprend l'intégration numérique dudit signal binaire, et la fourniture d'une valeur numérique correspondant au résultat de cette intégration.According to one embodiment, step c) comprises the digital integration of said binary signal, and the provision of a digital value corresponding to the result of this integration.
Selon un mode de réalisation, l'étape a) comprend une étape de filtrage analogique.According to one embodiment, step a) comprises an analog filtering step.
Selon un mode de réalisation, l'étape a) comprend une étape d'intégration analogique.According to one embodiment, step a) comprises an analog integration step.
Selon un mode de réalisation, le signal analogique périodique est un signal lumineux dont l'intensité oscille de façon périodique.According to one embodiment, the periodic analog signal is a light signal whose intensity oscillates periodically.
Selon un mode de réalisation, le signal analogique périodique est un signal acoustique.According to one embodiment, the periodic analog signal is an acoustic signal.
Selon un mode de réalisation, Tech=Tsig/α, où a est un coefficient s'exprimant sous la forme a=p/q, où p et q sont des entiers strictement positifs tels que p/q soit une fraction irréductible.According to one embodiment, Tech = Tsig / α, where a is a coefficient expressing the form a = p / q, where p and q are strictly positive integers such that p / q is an irreducible fraction.
Un autre mode de réalisation prévoit un dispositif de mesure de la phase d'un signal analogique périodique, comportant : un étage d'échantillonnage adapté à acquérir, à une période d'échantillonnage ΤΘΟρ différente de la période Tsj_g dudit signal et qui ne soit pas un multiple ou un sous-multiple de la période Tsj_g, une pluralité d'échantillons analogiques représentatifs de l'amplitude dudit signal ; et un étage de seuillage adapté à quantifier sur un bit chacun desdits échantillons pour fournir un signal binaire.Another embodiment provides a device for measuring the phase of a periodic analog signal, comprising: a sampling stage adapted to acquire, at a sampling period ΤΘΟρ different from the period Tsj_g of said signal and which is not a multiple or a sub-multiple of the period Tsj_g, a plurality of analog samples representative of the amplitude of said signal; and a thresholding stage adapted to quantize one bit each of said samples to provide a binary signal.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comporte en outre un étage de détermination d'une valeur de phase dudit signal à partir du signal binaire produit par l'étage de seuillage.According to one embodiment, the device further comprises a stage for determining a phase value of said signal from the binary signal produced by the thresholding stage.
Selon un mode de réalisation, Tec]1=Ts:i_g/a, où a est un coefficient s'exprimant sous la fome a=p/q, où p et q sont des entiers strictement positifs tels que p/q soit une fraction irréductible.According to one embodiment, Tec] 1 = Ts: i_g / a, where a is a coefficient expressing the fome a = p / q, where p and q are strictly positive integers such that p / q is a fraction irreducible.
Un autre mode de réalisation prévoit un dispositif comportant une pluralité de détecteurs agencés matriciellement, chaque détecteur étant adapté à fournir un signal analogique périodique, et une pluralité de dispositifs de mesure de phase du type susmentionné, chaque détecteur étant couplé à l'un des dispositifs de mesure de phase.Another embodiment provides a device comprising a plurality of matrix-arranged detectors, each detector being adapted to provide a periodic analog signal, and a plurality of phase measuring devices of the aforementioned type, each detector being coupled to one of the devices. phase measurement.
Brève description des dessinsBrief description of the drawings
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 illustre schématiquement un exemple d'un système d'imagerie dans lequel on cherche à enregistrer la phase d'un signal analogique périodique ; les figures 2A et 2B sont des chronogrammes illustrant schématiquement un exemple d'un mode de réalisation d'un procédé d'acquisition d'un mot numérique ou train de bits représentatif de la phase d'un signal analogique périodique ; la figure 3 est un diagramme représentant schématiquement l'évolution d'un train de bits acquis par un procédé du type décrit en relation avec les figures 2A et 2B, en fonction de la phase du signal analogique périodique ; la figure 4 illustre schématiquement, sous forme de blocs, un exemple d'une étape de traitement numérique d'un train de bits acquis par un procédé du type décrit en relation avec les figures 2A et 2B ; la figure 5 est un diagramme représentant schématiquement l'évolution d'un mot numérique ou train de bits produit lors de l'étape de traitement de la figure 4, en fonction de la phase du signal analogique périodique ; la figure 6 illustre schématiquement, sous forme de blocs, un exemple d'un mode de réalisation d'un dispositif d'acquisition d'un mot numérique ou train de bits représentatif de la phase d'un signal analogique périodique ; les figures 7A et 7B sont des chronogrammes illustrant schématiquement un autre exemple de réalisation d'un procédé d'acquisition d'une valeur numérique représentative de la phase d'un signal analogique périodique ; la figure 8 est un diagramme représentant schématiquement l'évolution d'une valeur numérique acquise par un procédé du type décrit en relation avec les figures 7A et 7B, en fonction de la phase du signal analogique périodique ; et la figure 9 illustre schématiquement, sous forme de blocs, un exemple d'un mode de réalisation d'un dispositif d'acquisition d'une valeur numérique représentative de la phase d'un signal analogique périodique.These and other features and advantages will be set forth in detail in the following description of particular embodiments in a non-limiting manner with reference to the accompanying figures in which: FIG. 1 schematically illustrates an example of a imaging in which one seeks to record the phase of a periodic analog signal; FIGS. 2A and 2B are timing diagrams schematically illustrating an example of an embodiment of a method for acquiring a digital word or bitstream representative of the phase of a periodic analog signal; FIG. 3 is a diagram showing schematically the evolution of a bit stream acquired by a method of the type described in relation to FIGS. 2A and 2B, as a function of the phase of the periodic analog signal; FIG. 4 schematically illustrates, in the form of blocks, an example of a step of digital processing of a bit stream acquired by a method of the type described with reference to FIGS. 2A and 2B; FIG. 5 is a diagram showing schematically the evolution of a digital word or bit stream produced during the processing step of FIG. 4, as a function of the phase of the periodic analog signal; FIG. 6 schematically illustrates, in the form of blocks, an example of an embodiment of a device for acquiring a digital word or bitstream representative of the phase of a periodic analog signal; FIGS. 7A and 7B are timing diagrams schematically illustrating another exemplary embodiment of a method for acquiring a digital value representative of the phase of a periodic analog signal; FIG. 8 is a diagram schematically showing the evolution of a digital value acquired by a method of the type described in relation to FIGS. 7A and 7B, as a function of the phase of the periodic analog signal; and FIG. 9 schematically illustrates, in the form of blocks, an example of an embodiment of a device for acquiring a digital value representative of the phase of a periodic analog signal.
Description détailléedetailed description
Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures et, de plus, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. Par ailleurs, seuls les éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été détaillés. En particulier, les diverses utilisations qui peuvent être faites d'un procédé et d'un dispositif d'acquisition d'une information numérique représentative de la phase d'un signal analogique périodique n'ont pas été détaillées, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec toutes les applications connues comportant des étapes de mesure de la phase d'un signal analogique périodique.For the sake of clarity, the same elements have been designated by the same references in the various figures and, in addition, the various figures are not drawn to scale. Moreover, only the elements useful for understanding the described embodiments have been detailed. In particular, the various uses that can be made of a method and a device for acquiring digital information representative of the phase of a periodic analog signal have not been detailed, the embodiments described being compatible with all known applications having steps of measuring the phase of a periodic analog signal.
La figure 1 illustre schématiquement un exemple d'un système d'imagerie dans lequel on cherche à enregistrer la phase d'un signal analogique périodique. Le système de la figure 1 comprend une source lumineuse 101 (L) adaptée à générer un faisceau lumineux 103 dont l'intensité varie de façon périodique, par exemple de façon sinusoïdale, à une fréquence fsig. Le faisceau 103 peut être monochromatique ou po 1 y chroma ti que. Le faisceau 103 est par exemple un faisceau de lumière blanche. A titre d'exemple non limitatif, la fréquence fsig des oscillations en intensité du faisceau 103 est comprise entre 1 Hz et 100 MHz. La source 101 est agencée de façon que le faisceau 103 illumine un objet 105 (OBJ) à examiner. Après réflexion ou transmission par l'objet 105, le faisceau 103 est redirigé vers un capteur 107, par exemple un capteur d'images comportant une matrice de pixels photosensibles (non représentés). Lorsque le capteur 107 est éclairé par le faisceau 103, chaque pixel reçoit un faisceau lumineux dont l'intensité lumineuse évolue de façon périodique (par exemple de façon sinusoïdale) à la fréquence fsj_g, autour d'une valeur moyenne ou composante continue ag, avec une amplitude de crête de valeur ai. Les intensités lumineuses reçues par différents pixels du capteur 107 peuvent avoir des composantes continues ag distinctes et/ou des amplitudes ai distinctes, mais fluctuent toutes de façon périodique à la fréquence fsj_g, avec des déphasages propres. Pour obtenir certaines informations à propos de l'objet 105, il peut être souhaitable de déterminer, pour chaque pixel du capteur 107, une information représentative de la phase du faisceau lumineux reçu par le pixel.FIG. 1 schematically illustrates an example of an imaging system in which it is sought to record the phase of a periodic analog signal. The system of FIG. 1 comprises a light source 101 (L) adapted to generate a light beam 103 whose intensity varies periodically, for example sinusoidally, at a frequency fsig. The beam 103 may be monochromatic or chromatic. The beam 103 is for example a white light beam. By way of nonlimiting example, the frequency fsig intensity oscillations of the beam 103 is between 1 Hz and 100 MHz. The source 101 is arranged so that the beam 103 illuminates an object 105 (OBJ) to be examined. After reflection or transmission by the object 105, the beam 103 is redirected to a sensor 107, for example an image sensor comprising a matrix of photosensitive pixels (not shown). When the sensor 107 is illuminated by the beam 103, each pixel receives a light beam whose light intensity evolves periodically (for example sinusoidally) at the frequency fsj_g, around a mean value or continuous component ag, with a peak amplitude of value ai. The light intensities received by different pixels of the sensor 107 may have distinct continuous components λ 1 and / or distinct amplitudes α 1, but all of them fluctuate periodically at the frequency fs 1 -g with proper phase shifts. To obtain certain information about the object 105, it may be desirable to determine, for each pixel of the sensor 107, information representative of the phase of the light beam received by the pixel.
Les figures 2A et 2B sont des chronogrammes illustrant schématiquement un exemple d'un mode de réalisation d'un procédé d'acquisition d'un mot numérique ou train de bits représentatif de la phase d'un signal analogique périodique 201. Les figures 2A et 2B représentent les mêmes signaux pour deux valeurs de phase distinctes du signal 201.FIGS. 2A and 2B are diagrammatic diagrams schematically illustrating an example of an embodiment of a method for acquiring a digital word or bitstream representative of the phase of a periodic analog signal 201. FIGS. 2B represent the same signals for two distinct phase values of the signal 201.
Le signal 201 correspond par exemple à l'intensité lumineuse reçue par un pixel du capteur 107 de la figure 1. Dans cet exemple, le signal 201 (en trait continu) est un signal sinusoïdal de fréquence fsj_g, évoluant autour d'une composante continue ag avec une amplitude de crête a]_. Dans l'exemple représenté, par souci de simplification, la composante continue ag est nulle. Le procédé décrit fonctionne toutefois de façon similaire ou identique lorsque la composante continue ag est non nulle.The signal 201 corresponds, for example, to the light intensity received by a pixel of the sensor 107 of FIG. 1. In this example, the signal 201 (in solid line) is a sinusoidal signal of frequency fsj_g, evolving around a continuous component ag with peak amplitude a] _. In the example shown, for the sake of simplification, the continuous component ag is zero. The described method however operates in a similar or identical manner when the continuous component ag is non-zero.
Le procédé illustré par les figures 2A et 2B comprend l'acquisition, à une période d'échantillonnage Tech, d'une suite de N échantillons analogiques 203 (représentés par des cercles sur les figures 2A et 2B) représentatifs de l'amplitude du signal 201, où N est un entier supérieur à 1. Dans l'exemple représenté, chaque échantillon 203 correspond à l'amplitude du signal 201 à l'instant d'échantillonnage. A titre de variante, chaque échantillon 203 peut correspondre à l'intégration du signal 201 pendant une période Tg^ (c'est-à-dire, dans l'exemple de la figure 1, à l'intégration de l'intensité lumineuse reçue par un pixel du capteur 107 pendant une périodeThe method illustrated in FIGS. 2A and 2B comprises the acquisition, at a Tech sampling period, of a series of N analog samples 203 (represented by circles in FIGS. 2A and 2B) representative of the amplitude of the signal. 201, where N is an integer greater than 1. In the example shown, each sample 203 corresponds to the amplitude of the signal 201 at the sampling instant. Alternatively, each sample 203 may correspond to the integration of the signal 201 during a period Tg (i.e., in the example of FIG. 1, to the integration of the luminous intensity received. by a pixel of the sensor 107 during a period
Tech)·Tech) ·
Selon un aspect des modes de réalisation décrits, la période Tg^ est distincte de la période Tsj_g = l/fsig du signal 201, et n'est pas un multiple ou un sous-multiple de la période Tsig. Dans l'exemple illustratif représenté aux figures 2A et 2B, Tech = 4*T sig/15, et N = 19. Les modes de réalisation décrits ne se limitent toutefois pas à ce cas particulier.According to one aspect of the described embodiments, the period Tg ^ is distinct from the period Tsj_g = 1 / fsig of the signal 201, and is not a multiple or a sub-multiple of the period Tsig. In the illustrative example shown in Figures 2A and 2B, Tech = 4 * T sig / 15, and N = 19. The embodiments described are however not limited to this particular case.
Le procédé illustré par les figures 2A et 2B comprend en outre une étape de traitement analogique des échantillons 203, visant à filtrer la composante continue ag du signal 201 (dans le cas où la composante ag serait non nulle) . Dans cet exemple, le traitement analogique est essentiellement une opération de soustraction consistant, à chaque acquisition d'un échantillon 203 à fournir un signal intermédiaire 205 (en trait interrompu sur les figures 2A et 2B) de valeur égale ou approximativement égale à la différence entre la valeur de l'échantillon 203 courant (qui vient d'être acquis) et la valeur de l'échantillon 203 de rang précédent (acquis à la période Tg^ précédente).The method illustrated in FIGS. 2A and 2B further comprises an analog processing step of the samples 203, aimed at filtering the continuous component ag of the signal 201 (in the case where the ag component is non-zero). In this example, the analog processing is essentially a subtraction operation consisting, at each acquisition of a sample 203 to provide an intermediate signal 205 (in broken lines in Figures 2A and 2B) of equal or approximately equal value to the difference between the value of the current sample 203 (which has just been acquired) and the value of the sample 203 of previous rank (acquired at the previous period Tg ^).
Le procédé illustré par les figures 2A et 2B comprend en outre une étape de quantification sur un bit ou seuillage des échantillons du signal analogique à temps discret 205, et de fourniture d'un signal numérique binaire 207 (en pointillés sur les figures 2A et 2B) correspondant au résultat de cette quantification. Dans cet exemple, la quantification consiste, à chaque fois qu'un nouvel échantillon analogique du signal intemédiaire 205 est produit, à comparer la valeur de cet échantillon à zéro et, si la valeur de l'échantillon est positive, à mettre le signal 207 à l'état haut (valeur binaire 1), et, si la valeur de l'échantillon est négative, à mettre le signal 207 à l'état bas (valeur binaire 0).The method illustrated in FIGS. 2A and 2B further comprises a bit quantization or thresholding step of the samples of the discrete time analog signal 205, and of providing a binary digital signal 207 (in dashed lines in FIGS. 2A and 2B). ) corresponding to the result of this quantification. In this example, the quantization consists, each time a new analog sample of the intermediate signal 205 is produced, to compare the value of this sample to zero and, if the value of the sample is positive, to set the signal 207 in the high state (binary value 1), and, if the value of the sample is negative, to put the signal 207 in the low state (binary value 0).
Comme cela sera expliqué plus en détail ci-après, le mot numérique ou train de bits porté par le signal 207 est représentatif de la phase du signal analogique périodique 201. Ce mot ou train de bits peut être stocké dans une mémoire et/ou transmis à un dispositif de traitement adapté à convertir et/ou exploiter l'information de phase correspondante. Dans l'exemple représenté, le mot numérique contenu dans le signal 207 contient N-l = 18 bits.As will be explained in more detail below, the digital word or bit stream carried by the signal 207 is representative of the phase of the periodic analog signal 201. This word or bit stream can be stored in a memory and / or transmitted. to a processing device adapted to convert and / or exploit the corresponding phase information. In the example shown, the digital word contained in the signal 207 contains N-1 = 18 bits.
La figure 3 est un diagramme représentant l'évolution du mot numérique ou train de bits produit par le procédé décrit en relation avec les figures 2A et 2B (porté par le signal 207 des figures 2A et 2B), en fonction de la phase du signal analogique périodique 201. Plus particulièrement, la figure 3 représente, pour 100 valeurs de phases successives du signal 201 régulièrement réparties de 0 à 2n (en ordonnée), les N-l bits du mot numérique produit par le procédé des figures 2A et 2B. L'axe des abscisses représente le rang des N-l échantillons binaires du mot numérique de sortie.FIG. 3 is a diagram representing the evolution of the digital word or bit stream produced by the method described in relation with FIGS. 2A and 2B (carried by the signal 207 of FIGS. 2A and 2B), as a function of the phase of the signal 201. More particularly, FIG. 3 represents, for 100 successive phase values of the signal 201 regularly distributed from 0 to 2n (in ordinate), the Nl bits of the digital word produced by the method of FIGS. 2A and 2B. The x-axis represents the rank of the N-1 binary samples of the output digital word.
Comme cela apparaît, sur la figure 3 des valeurs de phase voisines peuvent conduire à la génération d'un même mot numérique de sortie, mais des valeurs de phase éloignées conduisent à la génération de mots numériques de sortie distincts. Plus particulièrement, dans cet exemple (non limitatif) , on observe que le mot numérique de sortie passe successivement par 30 états distincts lorsque la phase du signal 201 varie de 0 à 2n. De plus, on observe que les changements de valeur du mot numérique de sortie sont régulièrement répartis de 0 à 2n (tous les 2n/30 dans cet exemple particulier).As it appears, in FIG. 3, neighboring phase values can lead to the generation of the same digital output word, but remote phase values lead to the generation of separate output digital words. More particularly, in this example (not limiting), it is observed that the output digital word successively passes through 30 distinct states when the phase of the signal 201 varies from 0 to 2n. In addition, it is observed that the value changes of the output digital word are regularly distributed from 0 to 2n (every 2n / 30 in this particular example).
Ainsi, en utilisant une table de correspondance, il est possible, à partir du mot numérique obtenu par le procédé des figures 2A et 2B, de déterminer une valeur de phase approximative du signal 201 (avec une marge d'erreur de 2n/30 dans cet exemple).Thus, by using a correspondence table, it is possible, from the digital word obtained by the method of FIGS. 2A and 2B, to determine an approximate phase value of the signal 201 (with an error margin of 2n / 30 in this example).
On notera que l'utilisation d'une table de correspondance pour exploiter l'information de phase contenue dans le mot numérique de sortie produit par le procédé des figures 2A et 2B est facultative. A titre de variante, un traitement numérique du mot porté par le signal 207 peut être effectué pour déterminer ou approximer une valeur de phase du signal 201.Note that the use of a lookup table to exploit the phase information contained in the output digital word produced by the method of Figures 2A and 2B is optional. Alternatively, a digital word processing carried by the signal 207 may be performed to determine or approximate a phase value of the signal 201.
La figure 4 illustre schématiquement, sous forme de blocs, un exemple d'un traitement numérique d'un train de bits acquis par le procédé des figures 2A et 2B, permettant d'exploiter l'information de phase contenue dans ce train de bits.FIG. 4 schematically illustrates, in the form of blocks, an example of a digital processing of a bit stream acquired by the method of FIGS. 2A and 2B, making it possible to exploit the phase information contained in this bit stream.
Dans cet exemple, le train de bits acquis par le procédé des figures 2A et 2B (correspondant au signal 207 des figures 2A et 2B) est reçu sur une entrée IN d'un dispositif de traitement numérique, et est traité en parallèle par deux étages de filtrage 401 et 403 de ce dispositif. L'étage de filtrage 401 est adapté à détecter les occurrences du motif 101 (un niveau haut suivi d'un niveau bas suivi d'un niveau haut) dans le signal 207. L'étage 401 fournit un signal binaire OUT1 qui ne passe à l'état haut que lorsque le motif 101 est détecté dans le signal 207. Plus particulièrement, lorsqu'il reçoit en entrée le train de N-l bits acquis par le procédé des figures 2A et 2B, l'étage 401 fournit un train de N-l bits dont chaque bit à l'état haut correspond à une occurrence du motif 101 dans le signal d'entrée. L'étage de filtrage 403 est adapté à détecter les occurrences du motif 010 (un niveau bas suivi d'un niveau haut suivi d'un niveau bas) dans le signal 207. L'étage 403 fournit un signal binaire OUT2 qui ne passe à l'état haut que lorsque le motif 010 est détecté dans le signal 207. Plus particulièrement, lorsqu'il reçoit en entrée le train de N-l bits acquis par le procédé des figures 2A et 2B, l'étage 403 fournit un train de N-l bits dont chaque bit à l'état haut correspond à une occurrence du motif 010 dans le signal d'entrée.In this example, the bitstream acquired by the method of FIGS. 2A and 2B (corresponding to the signal 207 of FIGS. 2A and 2B) is received on an input IN of a digital processing device, and is processed in parallel by two stages. filter 401 and 403 of this device. The filtering stage 401 is adapted to detect the occurrences of the pattern 101 (a high level followed by a low level followed by a high level) in the signal 207. The stage 401 provides a binary signal OUT1 which does not go to the high state only when the pattern 101 is detected in the signal 207. More particularly, when it receives as input the Nl bit train acquired by the method of FIGS. 2A and 2B, the stage 401 provides a bit train Nl each bit in the high state corresponds to an occurrence of the pattern 101 in the input signal. The filtering stage 403 is adapted to detect the occurrences of the pattern 010 (a low level followed by a high level followed by a low level) in the signal 207. The stage 403 provides a binary signal OUT2 which does not go to the high state only when the pattern 010 is detected in the signal 207. More particularly, when it receives as input the Nl bit train acquired by the method of FIGS. 2A and 2B, the stage 403 provides a bit train Nl each bit in the high state corresponds to an occurrence of the pattern 010 in the input signal.
La figure 5 est un diagramme représentant schématiquement l'évolution, en fonction de la phase du signal analogique périodique 201, des trains de bits fournis en sortie des filtres 401 et 403 du dispositif de traitement de la figure 4. Comme dans l'exemple de la figure 3, l'axe des ordonnées représente 100 valeurs de phases successives du signal 201, régulièrement réparties de 0 à 2n. L'axe des abscisses représente le rang des N-l échantillons binaires des signaux 0UT1 et 0UT2. Les bits à l'état bas (0) sont représentés par des rectangles noirs, les bits à l'état haut (1) du signal OUT1 sont représentés par des rectangles blancs hachurés, et les bits à l'état haut du signal OUT2 sont représentés par des rectangles blancs non hachurés. Comme cela apparaît sur la figure 5, pour une valeur de phase donnée du signal 201, seul l'un des signaux OUT1 et OUT2 comprend un (et un seul) bit à l'état haut. En d'autres ternes, pour une valeur de phase donnée du signal 201, le signal binaire 207 comprend une seule occurrence du motif 101 ou une seule occurrence du motif 010. Connaissant la position du bit à l'état haut dans le signal de sortie OUT1 ou OUT2, il est possible de déterminer la valeur de la phase du signal 201 (avec une marge d'erreur de 2n/30 dans cet exemple particulier).FIG. 5 is a diagram schematically showing the evolution, as a function of the phase of the periodic analog signal 201, of the bit streams supplied at the output of the filters 401 and 403 of the processing device of FIG. 4. As in the example of FIG. In FIG. 3, the ordinate axis represents 100 values of successive phases of the signal 201, regularly distributed from 0 to 2n. The abscissa represents the rank of the N-1 binary samples of the signals 0UT1 and 0UT2. The bits in the low state (0) are represented by black rectangles, the high bits (1) of the signal OUT1 are represented by hatched white rectangles, and the high bits of the signal OUT2 are represented by white rectangles not hatched. As shown in FIG. 5, for a given phase value of the signal 201, only one of the signals OUT1 and OUT2 comprises one (and only one) bit in the high state. In other words, for a given phase value of the signal 201, the binary signal 207 comprises a single occurrence of the pattern 101 or a single occurrence of the pattern 010. Knowing the position of the bit in the high state in the output signal OUT1 or OUT2, it is possible to determine the value of the phase of the signal 201 (with a margin of error of 2n / 30 in this particular example).
Les modes de réalisation décrits ne se limitent pas à l'exemple particulier de procédé de traitement numérique du signal binaire 207 décrit en relation avec les figures 4 et 5. Plus généralement, en fonction de l'application envisagée, l'homme du métier saura mettre en place d'autres traitements numériques, éventuellement combinés avec l'utilisation de tables de correspondance, permettant d'exploiter une information de phase contenue dans un mot numérique acquis par un procédé du type décrit en relation avec les figures 2A et 2B.The embodiments described are not limited to the particular example of a method for digital processing of the binary signal 207 described with reference to FIGS. 4 and 5. More generally, depending on the application envisaged, the skilled person will know implementing other digital processes, possibly combined with the use of correspondence tables, for exploiting phase information contained in a digital word acquired by a method of the type described in relation to FIGS. 2A and 2B.
De plus, les modes de réalisation décrits ne se limitent pas à l'exemple particulier de traitement analogique des échantillons 203 décrit en relation avec les figures 2A et 2B (soustraction de deux échantillons consécutifs). Plus généralement, en fonction de l'application considérée, d'autres types de traitement analogique peuvent être appliqués aux échantillons 203, par exemple pour filtrer des composantes fréquentielles non continues du signal analogique 201. On pourra par exemple prévoir un filtre analogique reconfigurable dynamiquement, par exemple pour effectuer successivement des mesures de phase sur des signaux analogiques d'entrée 201 de longueurs d'onde différentes. A titre de variante, l'étape de quantification ou seuillage peut être mise en œuvre directement après l'acquisition des échantillons 203, sans passer par un traitement analogique intermédiaire.In addition, the described embodiments are not limited to the particular example of analog processing of samples 203 described in connection with FIGS. 2A and 2B (subtraction of two consecutive samples). More generally, depending on the application considered, other types of analog processing may be applied to the samples 203, for example to filter non-continuous frequency components of the analog signal 201. For example, it is possible to provide a dynamically reconfigurable analog filter, for example to perform successively phase measurements on analog input signals 201 of different wavelengths. As a variant, the quantization or thresholding step can be implemented directly after the acquisition of the samples 203, without going through an intermediate analog processing.
Par ailleurs, selon l'application considérée on pourra choisir d'autres rapports entre les périodes Tg^ et Tsj_g, que celui de l'exemple des figures 2A et 2B. Dans l'exemple des figures 2A et 2B, on a vu que le procédé proposé permet de déteminer la valeur de la phase du signal 201 parmi 30 valeurs discrètes de phase régulièrement réparties de 0 à 2n. En d'autres ternes, ce procédé permet de déterminer une valeur numérique de phase codée sur nbBits = 5 bits. Le choix du coefficient a tel que ΤΘΟρ = Tsj_g/a, et le choix du nombre N d'échantillons analogiques 203 acquis lors d'une mesure de phase, permettent d'obtenir un compromis entre le temps nécessaire à l'acquisition d'une valeur de phase, la résolution nbBits de la valeur de phase mesurée, la redondance de l'information, et la vitesse d'échantillonnage du capteur. En particulier, en fonction de l'application envisagée, il peut être souhaitable que l'acquisition d'une valeur de phase soit relativement rapide, par exemple de façon à s'affranchir d'éventuelles fluctuations de fréquence du signal 201. Dans ce cas, il est souhaitable que le nombre de périodes Tsj_g du signal 201 nécessaire à l'acquisition d'une valeur de phase soit relativement faible. Pour une résolution nbBits donnée de la mesure de phase, on privilégiera alors une période d'échantillonnage Tech relativement brève. Toutefois, dans certains cas, il peut être souhaitable que la période d'échantillonnage ΤΘΟρ ne soit pas trop brève, pour limiter les contraintes de cadence pesant sur le capteur utilisé pour acquérir les échantillons 203. Dans ce cas, on peut choisir d'allonger le temps d'acquisition pour permettre l'acquisition d'un nombre d'échantillons binaires suffisant pour obtenir la résolution nbBits recherchée.On the other hand, depending on the application considered, it will be possible to choose other ratios between the periods Tg 1 and Ts 1 -g, than that of the example of FIGS. 2A and 2B. In the example of FIGS. 2A and 2B, it has been seen that the proposed method makes it possible to determine the value of the phase of the signal 201 among 30 regularly distributed phase discrete values from 0 to 2n. In other words, this method makes it possible to determine a digital phase value coded on nbBits = 5 bits. The choice of the coefficient a such that ΤΘΟρ = Tsj_g / a, and the choice of the number N of analog samples 203 acquired during a phase measurement, make it possible to obtain a compromise between the time required to acquire a phase value, nbBits resolution of measured phase value, information redundancy, and sensor sampling rate. In particular, depending on the application envisaged, it may be desirable for the acquisition of a phase value to be relatively rapid, for example in order to overcome possible frequency fluctuations of the signal 201. , it is desirable that the number of periods Tsj_g of the signal 201 necessary for the acquisition of a phase value is relatively low. For a given nbBits resolution of the phase measurement, a relatively short Tech sampling period will be preferred. However, in some cases, it may be desirable for the sampling period ΤΘΟρ not to be too short, in order to limit the constraints on the rate of the sensor used to acquire the samples 203. In this case, it is possible to choose to lengthen the acquisition time to allow acquisition of a sufficient number of binary samples to obtain the desired resolution nbBits.
Dans un mode de réalisation préféré, pour une résolution de mesure nbBits donnée, le coefficient a est tel que la période Tech soit strictement supérieure à Tsig/2nbBitS et strictement inférieure à Tsj_g + Tsj_g/2nkBlts, Ce qui permet un compromis satisfaisant entre le temps de mesure d'une valeur de phase et la vitesse d'échantillonnage du capteur.In a preferred embodiment, for a given measurement resolution nbBits, the coefficient a is such that the period Tech is strictly greater than Tsig / 2nbBitS and strictly less than Tsj_g + Tsj_g / 2nkBlts, which allows a satisfactory compromise between time measuring a phase value and the sampling rate of the sensor.
De préférence, le coefficient a s'exprime sous la fome a=p/q, où p et q sont des entiers strictement positifs tels que p/q soit une fraction irréductible. Si on pose a = 2k ± 1/q, avec k et q entiers non nuis, le signal 207 (figures 2A et 2B) peut être décrit comme un signal binaire dont la période caractéristique est 2k (correspondant à l'oscillation de k bits à l'état bas suivis de k bits à l'état 1). Tous les p échantillons, le signal subit une modification de sa structure cyclique ou aberration cyclique, qui se traduit par un décalage de 1 bit de son motif périodique (correspondant, dans l'exemple des figures 2A et 2B, à une occurrence du motif 101 ou à une occurrence du motif 010). La détection de cette modification permet typiquement de définir la phase du signal 201 sur un nombre de bits nbBits approximativement égal à log2(2p). A titre de variante, cet exemple de réalisation peut être étendu au cas a = k ± 1/q. L'aberration cyclique à détecter dans le signal 207 est alors de nature différente. De préférence, le ratio a sera choisi de façon à générer des aberrations cycliques aisément détectables par un système de filtrage numérique.Preferably, the coefficient a is expressed under the fome a = p / q, where p and q are strictly positive integers such that p / q is an irreducible fraction. If we set a = 2k ± 1 / q, with k and q not harmful integers, the signal 207 (FIGS. 2A and 2B) can be described as a binary signal whose characteristic period is 2k (corresponding to the oscillation of k bits in low state followed by k bits in state 1). All p samples, the signal undergoes a change in its cyclic structure or cyclic aberration, which results in a shift of 1 bit of its periodic pattern (corresponding, in the example of Figures 2A and 2B, to an occurrence of the pattern 101 or an occurrence of the motif 010). The detection of this modification typically makes it possible to define the phase of the signal 201 on a number of bits nbBits approximately equal to log2 (2p). Alternatively, this embodiment can be extended to the case a = k ± 1 / q. The cyclic aberration to be detected in the signal 207 is then of a different nature. Preferably, the ratio a will be chosen so as to generate cyclic aberrations that are easily detectable by a digital filtering system.
La figure 6 illustre schématiquement, sous forme de blocs, un exemple d'un mode de réalisation d'un dispositif 600 d'acquisition d'un mot numérique ou train de bits représentatif de la phase d'un signal analogique périodique. Dans cet exemple, le dispositif 600 est adapté à mettre en œuvre un procédé du type décrit en relation avec les figures 2A et 2B. Il comprend une entrée in adaptée à recevoir le signal analogique périodique 201, et une sortie out adaptée à fournir une donnée numérique représentative de la phase du signal 201. A titre d'exemple, l'entrée in peut être reliée à la sortie d'un détecteur d'une onde périodique, par exemple un détecteur photosensible dans le cas d'un système d'imagerie du type décrit en relation avec la figure 1. Le circuit 600 comprend un étage d'échantillonnage 601 adapté à acquérir, à la période Tg^, des échantillons analogiques 203 représentatifs de l'amplitude du signal 201. Le circuit 600 comprend de plus, dans cet exemple, un étage de traitement analogique 603 (optionnel), recevant les échantillons 203 et fournissant des échantillons analogiques intermédiaires 205. Le circuit 600 comprend en outre un étage de seuillage 605 recevant les échantillons intermédiaires 205 et fournissant le signal binaire 207. Le circuit 600 peut en outre comporter un étage ou circuit 607 de traitement numérique (optionnel) recevant le signal binaire 207 et fournissant, sur la sortie out, une donnée numérique représentative de la phase du signal 201.FIG. 6 schematically illustrates, in the form of blocks, an example of an embodiment of a device 600 for acquiring a digital word or bitstream representative of the phase of a periodic analog signal. In this example, the device 600 is adapted to implement a method of the type described in connection with Figures 2A and 2B. It comprises an input in adapted to receive the periodic analog signal 201, and an output out adapted to supply a digital datum representative of the phase of the signal 201. For example, the input in can be connected to the output of a detector of a periodic wave, for example a photosensitive detector in the case of an imaging system of the type described with reference to FIG. 1. The circuit 600 comprises a sampling stage 601 adapted to acquire, at the time Tg ^, analog samples 203 representative of the amplitude of the signal 201. The circuit 600 further comprises, in this example, an analog processing stage 603 (optional), receiving the samples 203 and providing intermediate analog samples 205. circuit 600 further comprises a thresholding stage 605 receiving the intermediate samples 205 and providing the binary signal 207. The circuit 600 may further comprise a stage or circuit 607 of digital processing (optional) receiving the binary signal 207 and providing, on the output out, a digital data representative of the phase of the signal 201.
Les figures 7A et 7B sont des chronogrammes illustrant schématiquement un autre exemple d'un mode de réalisation d'un procédé d'acquisition d'un mot numérique ou train de bits représentatif de la phase d'un signal analogique périodique 201. Les figures 7A et 7B représentent les mêmes signaux pour deux valeurs de phase distinctes du signal 201.FIGS. 7A and 7B are timing diagrams schematically illustrating another example of an embodiment of a method for acquiring a digital word or bitstream representative of the phase of a periodic analog signal 201. FIGS. 7A and 7B represent the same signals for two distinct phase values of the signal 201.
Comme dans l'exemple des figures 2A et 2B, le signal 201 (en trait continu) est un signal sinusoïdal de fréquence f sig, évoluant autour d'une composante continue ag avec une amplitude de crête a^. Dans l'exemple représenté, par souci de simplification, la composante continue ag est nulle. Le procédé décrit fonctionne toutefois de façon similaire ou identique lorsque la composante continue ag est non nulle.As in the example of FIGS. 2A and 2B, the signal 201 (in solid line) is a sinusoidal signal of frequency f sig, evolving around a continuous component ag with a peak amplitude a ^. In the example shown, for the sake of simplification, the continuous component ag is zero. The described method however operates in a similar or identical manner when the continuous component ag is non-zero.
Le procédé illustré par les figures 7A et 7B comprend, comme dans l'exemple des figures 2A et 2B, l'acquisition, à une période d'échantillonnage Tg^, d'une suite de N échantillons analogiques 203 (représentés par des cercles) représentatifs de l'amplitude du signal 201.The method illustrated by FIGS. 7A and 7B comprises, as in the example of FIGS. 2A and 2B, the acquisition, at a sampling period Tg, of a sequence of N analog samples 203 (represented by circles). representative of the amplitude of the signal 201.
Comme dans l'exemple des figures 2A et 2B, la période Tech est distincte de la période Tsj_g du signal 201, et n'est pas un multiple ou un sous-multiple de la période Tsj_g. Le choix de la période Tg^ peut par exemple être effectué comme indiqué ci-dessus, en fonction du compromis recherché en termes de temps d'acquisition d'une valeur de phase, de résolution de la phase mesurée, et de vitesse d'échantillonnage du capteur.As in the example of Figures 2A and 2B, the period Tech is distinct from the period Tsj_g of the signal 201, and is not a multiple or a sub-multiple of the period Tsj_g. The choice of the period Tg ^ may for example be carried out as indicated above, depending on the compromise sought in terms of time of acquisition of a phase value, resolution of the measured phase, and sampling rate. of the sensor.
Le procédé illustré par les figures 7A et 7B comprend en outre une première étape de traitement analogique des échantillons 203, visant à filtrer la composante continue ag du signal 201 (dans le cas où la composante ag serait non nulle) . Dans cet exemple, le traitement analogique est identique à celui décrit en relation avec les figures 2A et 2B, c'est-à-dire qu'il consiste à chaque acquisition d'un échantillon 203 à fournir un signal intermédiaire 205 (en trait interrompu sur les figures 7A et 7B) de valeur égale ou approximativement égale à la différence entre la valeur de l'échantillon 203 courant et la valeur de l'échantillon 203 de rang précédent. Comme dans l'exemple des figures 2A et 2B, ce traitement analogique peut, à titre de variante, soit être omis (les échantillons intermédiaires 205 et 203 étant alors identiques), soit être remplacé par un traitement analogique différent, visant par exemple à filtrer une composante fréquentielle non continue du signal 201.The method illustrated in FIGS. 7A and 7B further comprises a first step of analog processing of the samples 203, aimed at filtering the continuous component ag of the signal 201 (in the case where the ag component is non-zero). In this example, the analog processing is identical to that described with reference to FIGS. 2A and 2B, that is to say, it consists in each acquisition of a sample 203 to provide an intermediate signal 205 (in broken lines in Figs. 7A and 7B) of equal or approximately equal value to the difference between the value of the current sample 203 and the value of the sample 203 of previous rank. As in the example of FIGS. 2A and 2B, this analog processing may, alternatively, either be omitted (the intermediate samples 205 and 203 then being identical), or replaced by a different analog processing, for example aimed at filtering a non-continuous frequency component of the signal 201.
Le procédé illustré par les figures 7A et 7B diffère du procédé des figures 2A et 2B en ce qu'il comprend en outre une étape d'intégration analogique des échantillons 205. Plus particulièrement, dans cet exemple, à chaque nouvelle acquisition d'un échantillon 203, un signal analogique à temps discret 707 (en traits mixte) est mis à jour, la valeur du signal 707 correspondant à la somme des valeurs de tous les échantillons 205 précédemment acquis depuis le début de la mesure.The method illustrated in FIGS. 7A and 7B differs from the method of FIGS. 2A and 2B in that it further comprises a step of analog integration of the samples 205. More particularly, in this example, with each new acquisition of a sample 203, a discrete time analog signal 707 (in mixed lines) is updated, the value of the signal 707 corresponding to the sum of the values of all the samples 205 previously acquired since the beginning of the measurement.
Le procédé illustré par les figures 7A et 7B comprend en outre une étape de quantification sur un bit ou seuillage des échantillons du signal analogique à temps discret 707, suivie d'une étape d'intégration numérique du résultat de ce seuillage. Plus particulièrement, dans cet exemple, à chaque nouvelle acquisition d'un échantillon 203, le signal 707 est mis à jour puis quantifié sur un bit. Un signal numérique 709 (en pointillés) est alors mis à jour, la valeur du signal 709 correspondant à la somme de tous les échantillons binaires (non représentés) représentatifs du signal 707 générés depuis le début de la mesure.The method illustrated by FIGS. 7A and 7B furthermore comprises a bit quantization or thresholding step of the samples of the discrete time analog signal 707, followed by a step of numerical integration of the result of this thresholding. More particularly, in this example, at each new acquisition of a sample 203, the signal 707 is updated and then quantized on one bit. A digital signal 709 (in dotted lines) is then updated, the value of the signal 709 corresponding to the sum of all the binary samples (not shown) representative of the signal 707 generated since the beginning of the measurement.
Après un certain nombre d'acquisitions, la valeur numérique 709 est représentative de la phase du signal d'entrée 201. Cette valeur peut par exemple être stockée dans une mémoire et/ou transmise à un dispositif de traitement adapté à convertir et/ou exploiter l'information de phase correspondante. A titre illustratif, dans l'exemple des figures 7A et 7B, à la fin d'une phase de mesure comportant l'acquisition de N = 19 échantillons analogiques du signal 201, la valeur du signal 709 est égale à 0 dans l'exemple de la figure 7A (phase à l’origine du signal 201 nulle), et est égale à 13 dans l'exemple de la figure 7B (phase à l’origine du signal 201 non nulle).After a certain number of acquisitions, the numerical value 709 is representative of the phase of the input signal 201. This value can for example be stored in a memory and / or transmitted to a processing device adapted to convert and / or exploit the corresponding phase information. By way of illustration, in the example of FIGS. 7A and 7B, at the end of a measurement phase comprising the acquisition of N = 19 analog samples of the signal 201, the value of the signal 709 is equal to 0 in the example of FIG. 7A (phase at the origin of the null signal 201), and is equal to 13 in the example of FIG. 7B (phase at the origin of the non-zero signal 201).
Les inventeurs ont constaté que, pour un nombre N donné d'échantillons acquis lors d'une mesure, la valeur numérique 709 à la fin de la mesure croit de façon sensiblement linéaire avec la phase du signal 201 lorsque la phase du signal 201 varie de 0 à n, et décroit de façon sensiblement linaire (avec une pente opposée) avec la phase du signal 201 lorsque la phase du signal 201 varie de π à 2n.The inventors have found that, for a given number N of samples acquired during a measurement, the numerical value 709 at the end of the measurement increases substantially linearly with the phase of the signal 201 when the phase of the signal 201 varies from 0 to n, and decreases substantially linearly (with an opposite slope) with the phase of the signal 201 when the phase of the signal 201 varies from π to 2n.
La figure 8 est un diagramme représentant de façon schématique (courbe 801 en trait plein) l’évolution d’une valeur numérique 709 acquise par un procédé du type décrit en relation avec les figures 7A et 7B, en fonction de la phase du signal analogique d'entrée 201. Dans cet exemple, la mesure est effectuée avec N = 1000 échantillons. L'axe des ordonnées représente la valeur du signal 709 de sortie de l'intégrateur numérique, et l'axe des abscisses représente la valeur de la phase du signal 201. Comme cela apparaît sur la figure, la valeur du mot numérique 709 croit de façon sensiblement linéaire (de 0 à 1000) en fonction de la phase du signal 201 lorsque la phase du signal 201 varie de 0 à n, puis décroit de façon sensiblement linaire (de 1000 à 0) avec la phase du signal 201 lorsque la phase du signal 201 varie de n à 2n.FIG. 8 is a diagram showing schematically (curve 801 in solid line) the evolution of a numerical value 709 acquired by a method of the type described in relation with FIGS. 7A and 7B, as a function of the phase of the analog signal In this example, the measurement is carried out with N = 1000 samples. The ordinate axis represents the value of the output signal 709 of the digital integrator, and the abscissa represents the value of the phase of the signal 201. As shown in the figure, the value of the digital word 709 increases by substantially linearly (from 0 to 1000) depending on the phase of the signal 201 when the phase of the signal 201 varies from 0 to n, then decreases substantially linearly (from 1000 to 0) with the phase of the signal 201 when the phase of the signal 201 varies from n to 2n.
Pour obtenir une mesure de phase sur une plage allant de 0 à 2n, on peut effectuer en parallèle deux mesures en décalant le premier échantillon de la deuxième mesure de Tsig/4 par rapport au premier échantillon de la première mesure. Ceci permet de réaliser une acquisition en quadrature de phase, comme l'illustre la courbe 803 (en trait interrompu) de la figure 8. En combinant les sorties des deux acquisitions, on peut obtenir une évaluation de la valeur de la phase du signal 201 entre 0 et 2n.To obtain a phase measurement over a range from 0 to 2n, two measurements can be made in parallel by shifting the first sample from the second measurement of Tsig / 4 with respect to the first sample of the first measurement. This makes it possible to perform a quadrature phase acquisition, as illustrated by the curve 803 (in broken line) of FIG. 8. By combining the outputs of the two acquisitions, it is possible to obtain an evaluation of the value of the phase of the signal 201 between 0 and 2n.
La figure 9 illustre schématiquement, sous forme de blocs, un exemple d'un mode de réalisation d'un dispositif 900 d'acquisition d'une valeur numérique représentative de la phase d'un signal analogique périodique. Dans cet exemple, le dispositif 900 est adapté à mettre en œuvre un procédé du type décrit en relation avec les figures 7A et 7B. Il comprend une entrée in adaptée à recevoir le signal 201, et une sortie out adaptée à fournir une valeur numérique représentative de la phase du signal 201. A titre d'exemple, l'entrée in peut être reliée à la sortie d'un détecteur d'une onde périodique, par exemple un détecteur photosensible dans le cas d'un système d'imagerie du type décrit en relation avec la figure 1. Dans cet exemple, le dispositif 900 comprend, entre l'entrée in et la sortie out, une première branche comportant : un étage d'échantillonnage 901 adapté à acquérir, à la période Τβσ^, des échantillons analogiques 203 représentatifs de l'amplitude du signal 201 ; un étage de traitement analogique 903 (optionnel), recevant les échantillons 203 et fournissant des échantillons analogiques intermédiaires 205 ; un étage d'intégration analogique 905, recevant les échantillons 205 et fournissant le signal analogique intégré 707 ; un étage de seuillage 907 recevant le signal analogique à temps discret 707, et fournissant des échantillons binaires correspondant à la quantification sur 1 bit des échantillons du signal 707 ; et un étage d'intégration numérique 909 recevant les échantillons binaires fournis par l'étage de seuillage 907, et fournissant une valeur numérique 709 égale à la somme des échantillons binaires de sortie de l'étage 907. Dans l'exemple représenté, le dispositif 900 comprend en outre, en parallèle de la première branche, une deuxième branche sensiblement identique à la première branche, recevant, en entrée de son étage d'échantillonnage 901, un signal 201' correspondant au signal 201 déphasé de n/2, et fournissant, en sortie de son intégrateur numérique 909, un signal numérique 709'. Le dispositif 900 comprend en outre, dans cet exemple, un étage de traitement de sortie 911 adapté à combiner les valeurs numérique 709 et 709' acquises en quadrature de phase par l'intermédiaire des première et deuxième branches du dispositif 900, et à fournir, sur la sortie out, une valeur numérique représentative de la phase du signal 201 entre 0 et 2n.FIG. 9 schematically illustrates, in the form of blocks, an example of an embodiment of a device 900 for acquiring a digital value representative of the phase of a periodic analog signal. In this example, the device 900 is adapted to implement a method of the type described in relation to FIGS. 7A and 7B. It comprises an input in adapted to receive the signal 201, and an output out adapted to provide a digital value representative of the phase of the signal 201. For example, the input in can be connected to the output of a detector of a periodic wave, for example a photosensitive detector in the case of an imaging system of the type described in relation with FIG. 1. In this example, the device 900 comprises, between the input in and the output out, a first branch comprising: a sampling stage 901 adapted to acquire, in the period Τβσ ^, analog samples 203 representative of the amplitude of the signal 201; an analog processing stage 903 (optional), receiving the samples 203 and providing intermediate analog samples 205; an analog integration stage 905, receiving the samples 205 and providing the integrated analog signal 707; a thresholding stage 907 receiving the discrete time analog signal 707, and providing binary samples corresponding to the 1-bit quantization of the samples of the signal 707; and a digital integration stage 909 receiving the binary samples provided by the thresholding stage 907, and supplying a digital value 709 equal to the sum of the binary output samples of the stage 907. In the example shown, the device 900 further comprises, in parallel with the first branch, a second branch substantially identical to the first branch, receiving, at the input of its sampling stage 901, a signal 201 'corresponding to the signal 201 shifted by n / 2, and providing at the output of its digital integrator 909, a digital signal 709 '. The device 900 further comprises, in this example, an output processing stage 911 adapted to combine the digital values 709 and 709 'acquired in quadrature phase through the first and second branches of the device 900, and to provide, on the output out, a numerical value representative of the phase of the signal 201 between 0 and 2n.
Un avantage des modes de réalisation décrits est que leur mise en œuvre est relativement peu contraignante notamment en termes d'encombrement, de consommation énergétique, et de fréquence d'échantillonnage.An advantage of the embodiments described is that their implementation is relatively light in particular in terms of size, energy consumption, and sampling frequency.
Pour ces raisons, les modes de réalisation décrits sont particulièrement adaptés à une mise en œuvre matricielle, par exemple dans le domaine de l'imagerie active. A titre d'exemple, on peut prévoir un capteur comportant une pluralité de photo-détecteurs agencés de façon matricielle, chaque détecteur étant couplé à un dispositif de mesure de phase du type décrit ci-dessus. Les modes de réalisation décrits ne se limitent toutefois pas à une mise en œuvre matricielle.For these reasons, the embodiments described are particularly suitable for a matrix implementation, for example in the field of active imaging. By way of example, a sensor may be provided comprising a plurality of photo-detectors arranged in a matrix manner, each detector being coupled to a phase measuring device of the type described above. The described embodiments are however not limited to a matrix implementation.
Des modes de réalisation particuliers ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l’homme de l’art. En particulier, les modes de réalisation décrits ne se limitent pas à l'exemple applicatif décrit en relation avec la figure 1 dans lequel les signaux dont on souhaite mesurer la phase sont des signaux lumineux. Plus généralement, les modes de réalisation décrits peuvent être adaptés pour mesurer la phase de signaux ondulatoires de diverses natures, par exemple des vibrations mécaniques, des signaux acoustiques, etc.Particular embodiments have been described. Various variations and modifications will be apparent to those skilled in the art. In particular, the described embodiments are not limited to the application example described with reference to FIG. 1, in which the signals whose phase is to be measured are light signals. More generally, the embodiments described can be adapted to measure the phase of wave signals of various kinds, for example mechanical vibrations, acoustic signals, etc.
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