Brevet FR2073500A1 — publié le 19711001

«500 1 2073500 La présente invention concerne les caméras de télévision en couleurs et, plus particulièrement, le prisme d'analyse des couleurs utilisé dans ces caméras. Les caméras de télévision en couleurs comportent, à la 5 manière bien connue, un objectif, un système optique d'analyse des couleurs et des tubes-images, la lumière en provenance de la scène télévisée traversant l'objectif et le système optique d'analyse des couleurs, et l'image de cette scène étant formée sur l'antica-thode de trois tubes-images correspondant respectivement au canal 10 R( rouge), au canal V (vert) et au canal B (bleu) de la caméra qui transforment chacun l'image qu'ils reçoivent en signaux électriques. Les caméras de télévision en couleurs munies d'une tube analyseur "Plumbicon" sont largement utilisées actuellement. Ce type de caméra de télévision en couleurs présente plusieurs avanta-15 ges, rapport signal/bruit élevé, faible obscurcissement, etc... Cependant, dans le cas de la télévision d'une scène peu éclairée, l'image persistante devient trop apparente et donne un aspect déplaisant à l'image formée sur l'écran du récepteur. Il s'ensuit que la sensibilité effective de la caméra est déterminée non par la 20 valeur du rapport signal/bruit dans le préamplificateur, mais par les caractéristiques de l'image persistante. Dans un tube"Plumbicon", cette image persistante est due à deux causes, à savoir : d'une part, le fait qu'il se forme une image par photoconductivité résiduelle due à ce que l'effet photo-25 conducteur de la lumière incidente sur la couche 1 de la pellicule d'oxyde de plomb de la couche photoconductrice du tube "Plumbicon" est affecté par la présence du filtre bouchon que comporte un tel tube et, d'autre part, du fait de l'image capacitive résiduelle due à l'action du faisceau explorateur en balayage lent. On sait 30 toutefois que les effets de cette image persistante peuvent être réduits par une illumination uniforme de 1'anticathode des tubes-images . Il a été utilisé antérieurement dans les caméras de télévision en couleurs un système optique d'analyse des couleurs du 35 type de celui représenté sur la figure 1 des dessins joints. Dans un tel prisme, le plan de séparation des couleurs z-z' (qui est le plan de séparation du bleu dans le prisme de la figure l) coïncide avec le plan de réflexion totale, de sorte que la lumière incidents ne pénètre dans le prisme que suivant la direction de l'axe prinei-40 pal x-x* de ce prisme en vue d'y être séparé en rayons rouges, COPY ' 70 46500 2 2073500 bleus et verts transmis ensuite et respectivement par les canaux correspondants de la caméra. Il est par conséquent difficile d'appliquer le procédé qui vient d'être décrit pour la réduction des effets de l'image persistante dans une caméra de télévision en 5 couleurs comportant un système de prismes analyseurs du type de celui de la figure 1 dans lequel le plan de séparation des couleurs coïncide avec le plan de réflexion totale, et même lorsque ce procédé a pu être utilisé, les résultats obtenus n'ont pas été excellents. 10 Par suite, l'un des objets de la présente invention est la réalisation d'un prisme composite d'analyse des couleurs d'un type perfectionné et utilisable dans une caméra de télévision en couleurs. Un autre objet de l'invention est la réalisation d'une 15 caméra de télévision en couleurs d'un type perfectionné et dans laquelle une lumière auxiliaire, lumière de polarisation optique, lumière en provenance d'une mire de réglage, ou similaire, peut être appliquée sur le prisme d'analyse des couleurs sans effet défavorable sur la lumière en provenance de la scène télévisée. 20 Selon l'invention, la caméra de télévision en couleurs qui en fait l'objet comprend un prisme d'analyse composite dont le plan de séparation des couleurs ne coïncide pas avec le plan de réflexion totale qui est utilisé dans le système optique d'analyse des couleurs de la caméra, la lumière de polarisation optique ve-25 nant frapper directement et indépendamment ce plan de réflexion totale. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, description faite à titre purement explicatif et nullement limitatif et avec 30 référence aux dessins joints dans lesquels : La figure 1 représente schématiquement un prisme composite d'analyse des couleurs de type classique. La figure 2 représente schématiquement un prisme composite d'analyse des couleurs conforme à l'invention. 35 La figure 3 est un diagramme montrant un exemple de courbe caractéristique des propriétés à la transmission du plan dichroïque de séparation des rayons verts. La figure 4 est un diagramme montrant un exemple de courbe caractéristique des propriétés à la réflexion du plan dichroïque 40 de séparation des rayons verts. 70 46500 3 2073500 La figure 5 est un diagramme correspondant à un exemple de répartition des longueurs d'onde dans chacun des canaux de la caméra de télévision en couleurs de l'invention. On doit noter que dans les diagrammes des figures 3* 4 5 et 5, les ordonnées indiquent les taux de transmission en %, et que O les abcisses indiquent les longueurs d'ondes en A.. La figure 6 représente schématiquement un mode de réalisation de l'invention. Le prisme composite d'analyse des couleursr conforme à un 10 mode de réalisation de l'invention et représenté sur la figure 2 comprend quatre prismes distincts respectivement référencés I, II, III et IV. Le plan de contact a-a' des prismes I et II constitue un premier plan de séparation des couleurs, c'est-à-dire un plan dichroïque qui, par exemple, réfléchit sélectivement les rayons 15 verts de la lumière incidente, et le plan de contact c-c' des prismes III et IV constitue un plan dichroïque qui réfléchit sélectivement les rayons bleus de la lumière incidente. Il est prévu une lame d'air (de 0,1 mm d'épaisseur par exemple) à la jonction b-b' des prismes II et III. Cette jonction b-b* forme ainsi un plan de 20 réflexion totale situé après le premier plan dichroïque et indépendant de celui-ci. En d'autres termes, le premier plan d'analyse des couleurs et le plan de réflexion totale qui le suit ne coïncident pas. Par suite, ce prisme composite d'analyse des couleurs 25 possède non seulement un axe principal X-X" mais aussi un axe secondaire Y-Y' suivant lequel une deuxième lumière incidente peut être envoyée dans le prisme. La lumière en provenance de la scène télévisée pénètre dans le prisme I par la face d'entrée a-a" de ce prisme et dans 30 la direction de l'axe principal X-X', et la composante verte de cette lumière est réfléchie par le plan dichrplque a-a'. Les rayons restants traversent ce plan dichroïque a-a' et, après que les rayons bleus ont été réfléchis par le plan dichroïque c-c', les rayons restants traversent ce plan c-c'. 35 La composante verte qui a été réfléchie par le plan di chroïque a-a' subit une réflexion totale sur le plan a-a" et sort du prisme en traversant un filtre monochrome vert VII. La composante bleue qui a été réfléchie par le plan dichroïque c-c' subit une réflexion totale sur le plan b-b' et sort du prisme en traversant 40 un filtre monochrome bleu V. Les rayons restants, qui ont traversé 70 46500 ♦ 2073500 le plan dichroïque c-c' et qui constituent la composante rouge, sortent du prisme en traversant un filtre monochrome rouge VI. La description qui précède montre que la lumière en provenance de la scène télévisée est séparée en trois couleurs pri-5 maires (respectivement, verte, bleue et rouge) dans le prisme composite de la figure 2. La lumière qui pénètre dans le prisme II suivant la direction de l'axe auxiliaire Y-Y* et èn traversant la face a-b de ce prisme subit une réflexion totale sur le plan b-b' puis est divisée 10 par le plan séparateur a-a' en deux parties dont l'une, qui constitue la composante verte, pénètre dans le prisme T, subit une réflexion totale sur le plan a-a" puis sort du prisme en traversant le filtre monochrome vert VII, et dont l'autre est réfléchie par le plan a-a' et se propage ensuite suivant l'axe principal 15 X-X'. La lumière qui a été réfléchie sur le plan a-a' traverse les prismes II et III dans la direction de l'axe principal X-X' et est divisée par le plan dichroïque c-c ' de séparation des bleus en une composante bleue et une partie résiduelle. La composante bleue 20 est réfléchie par le plan dichroïque c-c' puis émerge en traversant le filtre monochrome bleu V après avoir subi une réflexion totale sur le plan b-b'. Le résidu traverse le plan dichroïque c-c' de séparation das rayons bleus et émerge sous forme de composante rouge en traversant le filtre monochrome rouge VI. Les spectres 25 de longueur d'onde de la composante transmise et de la composante réfléchie sont donnés respectivement par les figures 3 et 4. La figure 5 donne les spectres de longueurs d'onde respectifs des composantes rouge , verte et bleue en lesquelles a été décomposée la lumière incidente arrivant suivant la direction de 30 l'axe Y-Y'- (cette lumière étant fournie, par exemple, par une source lumineuse à la température de 3.200°K). On obtient ainsi deux lumières différentes, l'une arrivant suivant l'axe Y-Y' en provenance d'une source indépendante et pouvant constituer une deuxième image, l'autre en provenance 35 de la scène télévisée et arrivant suivant l'axe X-X'. La figure 6 représente schématiquement un mode de réalisation d'une caméra conforme à l'invention, cette caméra étant munie d'un coffret 1 contenant un prisme d'analyse des couleurs conforme à celui de la figure 2 et percé d'ouvertures référencées 11, 40 12, 13, 14 et 15. COPV 70 46500 5 2073500 La lumière en provenance de la scène télévisée est focalisée par un objectif 2 et pénètre dans le coffret 1 par son ouverture 11, laquelle débouche sur la face d'entrée a-a" du prisme composite de la figure 2. Cette lumière incidente est ainsi décom-5 posée en trois couleurs primaires à la façon décrite avec référence à la figure 2 et sa composante verte, sa composante bleue et sa composante rouge ainsi séparées émergent respectivement par les ouvertures 13, 14 et 15 du coffret 1. Ces ouvertures 13, 14 et 15 sont respectivement placées face aux filtres monochromes VII, V et VI 10 (voir figure 2) portés par le prisme composite logé dans le coffret 1. Un projecteur 3 qui fournit la lumière de polarisation optique comprend une lampe yi, un système optique 32 (comprenant des lentilles, un filtre 321 et un diaphragme 322 percé d'un trou 15 minuscule) qui focalise la lumière émise par la lampe 31 et un miroir 33 qui réfléchit la lumière de polarisation optique de façon qu'elle puisse pénétrer dans le prisme suivant son axe auxiliaire Y-Y1 (figure 2 ) en passant par l'ouverture 12 du coffret 1. La lumière de polarisation optique est décomposée en une 20 composante verte, une composante bleue et une composante rouge à la façon décrite avec référence à la figure 2, ces composantes émergeant du prisme respectivement par les ouvertures 13, 14 et 15 du coffret 1. Les trois composantes de la lumière en provenance de la 25 scène télévisée et celles de la lumière de polarisation optique sont appliquées sur les trois tubes-images d'un tube de prise de vue (non représenté) lequel peut être,par exemple, un tube "Plumbicon" ces tubes-images, placés respectivement face aux ouvertures 13, 14 et 15, transformant en signaux électriques et à la façon bien con-30 nue la lumière qu'ils reçoivent. Dans le mode de réalisation de l'invention représenté, la lumière en provenance de la scène télévisée n'est pas affaiblie dans son trajet en direction des tubes-images du fait que la lumière de polarisation optique pénètre dans le prisme composite suivant u-35 ne direction différente de celle de son axe principal et que, par suite, aucune partie du dispositif qui fournit cette lumière de polarisation n'est interposée entre la scène télévisée et les tubes-images. De plus-, la lumière de polarisation optique peut être appliquée sous la forme d'un faisceau de rayons parallèles ne donnant 40 naissance à aucune ombre. COPV | 70 46500 6 2073500 L'emploi d'un projecteur ou d'un appareil similaire pour la création de la lumière de polarisation optique permet, par exemple, de projeter suivant l'axe Y-Y' l'image d'une mire de réglage sur chacun des tubes-images de la caméra, ce qui permet d'ef-5 fectuer aisément le réglage de cette caméra. Dans le mode de réalisation représenté, le premier plan de séparation des couleurs est utilisé pour séparer par réflexion la composante verte de la lumière incidente. En variante, ce premier plan de séparation des couleurs pourrait séparer par réflexion 10 soit la composante rouge, soit la composante bleue de la lumière incidence. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à 15 l'homme de l'art. COPY 70 46500 7 2073500 REVENDICATIONS 1 - Caméra de télévision en couleurs,caractérisée en ce qu'elle comporte : un objectif présentant un axe optique ; un dispositif d'analyse des couleurs présentant un axe principal, un axe 5 secondaire et comportant trois plans de décomposition de la lumière incidente, ce dispositif étant placé sur l'arrière de l'objectif de façon que son axe optique principal soit aligné sur l'axe optique de cet objectif ; un dispositif fournissant une lumière auxiliaire sous la forme d'un faisceau à rayons parallèles, placé sur l'axe 10 secondaire du dispositif d'analyse des couleurs et orienté de façon que le faisceau de rayons parallèles qu'il émet se propage suivant cet axe secondaire ; et trois tubes-images recevant respectivement les trois composantes de couleur en provenance des trois plans de séparation des couleurs ; ce par quoi la lumière en provenance de 15 l'objectif et la lumière auxiliaire sont décomposées chacune en trois couleurs composantes qui sont ensuite transformées en signaux électriques par les tubes-images. 2 - Caméra de télévision selon la revendication 1, carac-tériséeen ce que son dispositif d'analyse des couleurs est consti- 20 tué par un prisme présentant un premier plan de séparation des couleurs et un plan de réflexion totale séparés et indépendants l'un de l'autre, ladite lumière auxiliaire pouvant ainsi pénétrer dans le prisme de façon qu'elle vienne frapper directement le plan de réflexion totale et soit totalement réfléchie par celui-ci. 25 3 - Caméra de télévision en couleurs selon la revendica tion 2, caractérisée en ce que son prisme d'analyse des couleurs est un prisme composite constitué par : un premier prisme triangulaire dont l'une des faces constitue une première face d'entrée de la lumière dans le prisme et, simultanément, un plan de réflexion 30 totale, dont la deuxième face porte un premier filtre monochrome et dont la troisième face forme un premier plan de séparation des couleurs; un deuxième prisme triangulaire dont l'une des faces constitue un plan de réflexion totale, dont la deuxième face est en contact avec le premier plan de séparation des couleurs formé par la 35 troisième face du premier prisme et dont la troisième face peut être utilisée comme deuxième entrée pour faire pénétrer dans le prisme une lumière auxiliaire j un troisième prisme triangulaire dont l'une des faces constitue un plan de réflexion totale en contact avec 'le plan de réflexion totale formé par la première face du 40 deuxième prisme, dont la deuxième face constitue un plan de séparaCOPt ' 70 46500 8 2073500 tion des couleurs et dont la troisième face porte un deuxième filtre monochrome ; et un quatrième prisme dont l'une des faces est en contact avec le deuxième plan de séparation des couleurs formé par la deuxième face du troisième prisme et. dont une autre face porte un troisième filtre monochrome ; ce par quoi lorsqu'une première lumière pénètre dans le prisme par ladite première face d'entrée et qu'une lumière auxiliaire y pénètre par ladite deuxième face d'entrée, ces deux lumières sont décomposées chacune en trois composantes de couleur. COPÏ