Brevet FR2496372A1 — publié le 19820618

La présente invention concerne, de manière géné- rale, des caméras de télévision présentant un filtre passe- bas optique et elle s'applique plus particulièrement à une caméra de télévision présentant un filtre passe-bas opti- que qui évite la formation de perturbations de battements de couleurs et qui empêche la dégradation de la résolution. Dans une caméra de télévision qui utilise un seul tube de prise de vue, on emploie un système optique de sé- paration de couleurs comprenant un filtre à bandes de cou- leurs. Toutefois, dans un tel système optique, des pertur- bations de battements sont introduites entre la composante haute fréquence du signal de luminance et du signal de chro- minance. En conséquence, de manière à réduire la composante haute fréquence du signal de luminance afin de diminuer la perturbation de battements ci-dessus, on emploie en général un filtre passe-bas optique (c'est-à-dire, en général, un. filtre présentant un pôle d'atténuation), En tant que filtre passe-bas optique connu, il existe des filtres qui utilisent une plaque cristalline et des filtres qui utilisent un prisMe polyhédrique, On con- naît également des filtres passe-bas optiques utilisant des prismes doubles ou bi-prismes. Cependant, dans le type ci-dessus de filtre passe- bas optique connu utilisé dans une caméra de télévision, le filtre passebas optique est réalisé de manière à procurer un effet de filtre passebas optique sur toute la surface du trajet lumineux effectif d'un faisceau qui atteint une sur- face de prise de vues d'un tube de prise de vues par l'in- termédiaire d'un diaphragme, En conséquence, étant donné que le filtre passe-bas optique est utilisé à l'origine pour empêcher la formation de perturbations de battements cou- leurs, la formation de perturbations de battements couleurs est évidemment empêchée par l'utilisation du filtre passe- bas optique. Cependant, du fait que la gamme des hautes fréquences du faisceau est atténuée, la résolution est dé- gradée. Il existait,par exemple, un inconvénient selon le- quel de fines bandes ne pouvaient pas être captées de ma- nière nette. La présente invention a ainsi pour objet - une nouvelle caméra de télévision qui est particuliè- rement utile et qui présente un filtre passe-bas optique; - une caméra de télévision présentant un filtre passe- bas optique réalisé de telle manière que ce dernier n'est pas interposé sur toute la surface du trajet lumineux ef- fectif de manière à procurer partiellement un effet de filtre passe-bas optique au faisceau effectif; conformé- ment à la caméra de télévision de la présente invention on empêche dans une certaine mesure la formation de perturba- tions de battements couleurs, et la résolution n'est pas fortement dégradée; - une caméra de télévision présentant un filtre passe- bas optique réalisé de telle manière que l'effet de filtre passe-bas optique diffère lorsqu'un diaphragme arrête le faisceau incident ou le laisse passer; conformément à la caméra de télévision de la présente invention, lorsque l'i- mage est captée dans une pièce relativement sombre dans laquelle la quantité de perturbations de battements cou- leurs créée est faible, par exemple, le filtre passe-bas optique a relativement peu d'effet et l'opération de prise de vue peut être effectuée avec une forte résolution; par ailleurs, lorsque l'image est captée à l'extérieur o elle est brillante et que des perturbations de battements cou- leurs sont facilement formées, le filtre passe-bas optique devient relativement efficace et l'effet tendant à empêcher la formation de perturbations de battements couleurs est augmenté. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'inven- tion sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexe. La fig. 1 est un schéma illustrant une forme de réalisation générale d'un système optique d'une caméra de t4P637t télévision présentant un filtre passe-bas optique conforme à la présente invention. La fig. 2 est un schéma illustrant un système optique permettant d'expliquer le principe d'un filtre pas- se-bas optique utilisant un prisme double ou bi-prisme de type connu. La fig. 3 est un schéma illustrant la caracté- ristique de fréquence d'un filtre passe-bas optique. Les fig. 4A et 4B sont des vues de face montrant respectivement une forme de réalisation et sa variante d'un filtre passe-bas optique utilisé dans la caméra de télévi- sion conforme à la présente invention. La fig. 5 est un schéma permettant d'expliquer la distribution d'énergie de l'image optique au niveau de la surface de prise de vues. Les fig. 6A et 6B sont des vues de face montrant respectivement une autre forme de réalisation et sa varian- te d'un filtre passe-bas optique. Dans la caméra de télévision 10, illustrée à la fig. 1, une partie du faisceau provenant d'une image qui a traversé un système à focale variable Il est réfléchie par un prisme 12 et est dirigée vers un viseur non repré- senté. La partie restante du faisceau passe directement àa travers le prisme 12 puis traverse un filtre passe-bas optique 13 qui constitue une partie essentielle de la présente invention, un diaphragme 14 et un système à len- tille principale 15. Le faisceau qui a traversé le systê- me à lentille principale 15 passe ensuite à travers un filtre à bandes de couleurs 16 prévu au niveau de la sur- face antérieure d'un tube de prise de vues 17 de sorte que l'on obtient une image sur la surface de prise de vues 18 d'un tube de prise de vues 17. Une portion de la partie de filtrage du filtre passe-bas optique 13 est illustrée à'plus grande échelle à la fig. 2. Comme on le voit à la fig. 2, la partie de filtrage du filtre passe-bas optique 13 comprend plusieurs prismes doubles ou bi-prismes 20, par exemple. Le faisceau qui traverse le prisme double ou bi-prisme 20 est réfrac- té et forme une image au niveau de deux points respective- ment distincts Ai et A2. Ainsi, étant donné que l'on obtient une image au niveau de deux positions, l'image optique ainsi obtenue est altérée. Si la largeur de l'altération entre les points Al et A2 est désignée par à, la fonction de transfert optique (OTF) du système optique peut être décrite par une fonction en cosinus dans laquelle la réponse devient nulle lorsque la largeur de l'altération est égale à Lt. On peut en conséquence obtenir une caractéristique de filtre passe- bas optique qui présente un pôle d'atténuation pour une fré- quence fl, comme illustré à la fig. 3. On décrit maintenant en liaison avec la fig. 4A, une forme de réalisation du filtre passe-bas optique 13 de la caméra de télévision 10 conforme à la présente inven- tion. Un filtre passe-bas optique 13a comprend une pla- que carrée de résine acrylique transparente 30 et présen- te plusieurs prismes doubles ou bi-prismes 31 formés de manière intégrante au niveau de sa moitié inférieure. Ainsi, la moitié supérieure de la plaque 30 du filtre passe-bas optique 13a n'agit pas en tant que filtre passe-bas opti- que, et uniquement la moitié inférieure de la plaque 30 agit en tant que filtre passe-bas optique. Le filtre passe- bas optique 13a est monté de telle manière que le centre d'une limite 32 entre une partie plane transparente 30a de la plaque 30 et les prismes doubles ou bi-prismes 31 coïncide avec le centre de l'ouverture d'un diaphragme 14. Par conséquent, même lorsque le taux d'arrêt du diaphragme 14, c'est-àdire le pouvoir du diaphragme 14 d'arrêter le faisceau incident varie, le taux de l'effet du filtre passe- bas optique par rapport au faisceau dans le trajet lumineux effectif qui traverse le diaphragme 14 est toujours cons- tant. En conséquence, lorsque la distribution d'énergie (spectre) de l'image optique au niveau de la surface de pri- se de vues 18 du tube de prise de vues 17 présente une relation correspondant à la fig. 2, on peut obtenir le spectre indiqué à la fig. 5. Ainsi, du fait de la partie b du filtre passe-bas optique, des images altérées sont formées au niveau des points Ai et A2, tandis qu'une ima- ge qui n'est pas altérée est formée au niveau d'une posi- tion centrale Ao du fait de la partie plane transparente a. Le filtre passe-bas optique ci-dessus 13a (13) est prévu à l'intérieur d'un système afocal entre le systè- me à focale variable Il et le système à lentille princiî- pale 15. Ainsi, le filtre passe-bas optique 13a (13) don- ne la moitié de l'effet de filtre passe-bas optique en terme de valeur par rapport au faisceau parallèle dans le trajet de lumière effectif qui traverse le diaphragme 14. Par conséquent, le signal capté par le tube de prise de vues 17 est convenablement exempt de toute formation de pertur- bations de battements couleurs. En outre, étant donné que la moitié du faisceau qui traverse le filtre passe-bas op- tique 13 en terme de valeur n'est pas soumis à l'effet de filtre passebas optique ci-dessus, la dégradation de la résolution est faible par rapport au cal usuel o la tota- lité du faisceau est soumis à l'effet de filtre passe-bas optique. Du fait de l'équilibre délicat à réaliser entre empêcher la formation de perturbations de battements cou- leurs et empocher une dégradation de la résolution, il est très approprié de régler à environ 50% la valeur à donner à l'effet de filtre passe-bas optique pour le faisceau. Il est ainsi très approprié de recouvrir 50% de la section droite du trajet lumineux effectif avec le filtre passe-bas optique, L'objet de la présente invention peut être obtenu si la valeur ci-dessus se trouve comprise entre 20 et 80%. En tant que variante du filtre passe-bas optique 13a ci-dessus, on peut utiliser le filtre passe-bas opti- que 13b illustré à la fig. 4B, Le filtre passe-bas op- tique 13b ne présente pas la partie plane transparente a au niveau de sa partie supérieure, et il comprend seu- lement la partie de filtre passe-bas optique 30b présen- tant des prismes doubles ou bi-prismes 31 formés de ma- nière intégrante sur une plaque de résine acrylique trans- parente et rectangulaire. La dimension du filtre passe-bas optique 13b est la moitié de celle de la plaque 30 du filtre passe-bas optique 13a. Le filtre passe-bas optique ci-dessus 13b est monté de telle manière qu'il recouvre la moitié inférieure du trajet lumineux effectif qui traverse le diaphragme 14. En outre, le filtre passe-bas optique 13b peut être fixé au prisme 12 par un adhésif. Dans la forme de réalisation ci-dessus, ainsi que dans sa variante, du filtre passe-bas optique illustré aux fig. 4A et 4B, la partie de filtre passe-bas optique 30b recouvre la moitié inférieure du trajet lumineux. Cependant, la réalisation du-filtre passe-bas optique n'est pas limitée à ce qui précède, et la partie de filtre passe-bas optique b peut être réalisée pour recouvrir la moitié supérieure, la moitié de droite ou la moitié de gauche, ou même la moi- tié limitée par une ligne diagonale. On décrit maintenant, en se référant à la fig. 6A, une autre forme de réalisation du filtre passe-bas optique 13. Un filtre passe-bas optique 13c comprend une plaque carrée de résine acrylique transparente 40 et il est formé de plusieurs prismes doubles ou bi-prismes 41 à l'inté- rieur d'un cercle au centre de la plaque. En conséquence, dans le filtre passe-bas optique 13c, la partie extérieure du cercle au centre de la plaque 40 est une partie plane transparente 40a et n'agit pas en tant que filtre passe- bas optique. La partie intérieure du cercle au centre de la plaque 40 délimite une partie de filtre passe-bas optique b qui agit en tant que filtre passe-bas optique. Le fil- tre passe-bas optique 13c ci-dessus est prévu de telle ma- nière que le centre de la partie de filtre passe-bas opti- que 40b coïncide avec le centre de l'ouverture du diaphra- gme 14. En utilisant une caméra de télévision présentant le filtre passe-bas optique 13c, lorsqu'une image doit être captée dans une pièce dans laquelle l'éclairage est relati- vement faible, par exemple, le taux de passage du diaphragme 14 devient important, Dans ce cas, le faisceau dans le trajet lumineux effectif qui traverse le diaphragme 14 est le faisceau qui a traversé la partie de filtre passe-bas optique 14b du filtre passe-bas optique 13c et le fais- ceau qui a traversé la partie plane transparente 40a. Du fait que le taux de passage du diaphragme 14 devient im- portant, la quantité de faisceau qui traverse la partie pla- ne transparente 40a augmente. Par ailleurs, quelque soit le taux de passage du diaphragme 14, la quantité de fais- ceau qui traverse la partie de filtre passe-bas optique 40b est constante, En conséquence, lorsque l'éclairage est fai- ble par rapport à l'image, et que le taux de passage du dia- phragme 14 devient important, le rapport du faisceau qui a traversé le partie de filtre passe-bas optique 40b par rapport à l'ensemble du faisceau dans le trajet lumineux effectif devient faible. Par conséquent, dans une pièce relativement sombre, comme décrit précédemment, le rapport de contraste de l'ima- ge est faible et les composantes de haute fréquence d'espace qui facilitent la formation de perturbations de battements couleurs n'existent pas en grand nombre. Ainsi, pendant une opération de prise de vues dans une pièce du type ci-dessus,. l'effet de filtre passe-bas optique devient relativement fai- ble, comme décrit précédemment, et est approprié en ce que la résolution est améliorée, Par ailleurs, lorsque l'image est captée à l'exté- rieur o l'éclairage est relativement élevé, le taux de pas- sage du diaphragme 14 devient faible. Du fait que le taux de passage du diaphragme 14 devient faible, la quantité du faisceau qui traverse la partie plane transparente 40a di- minue. Par ailleurs, quelque soit le taux de passage du diaphragme 14, la quantité du faisceau qui traverse la par- tie de filtre passe-bas optique 40b est constante. En conséquence, le rapport du faisceau qui a traversé la par- tie plane transparente 40a du filtre passe-bas optique 13c du faisceau dans le trajet lumineux effectif qui tra- 249637Z verse le diaphragme 14 diminue par rapport au faisceau qui a traversé la partie de filtre passe-bas optique 40b. Ainsi, le rapport du faisceau qui a traversé la partie de filtre passe-bas optique 40b augmente par rapport à l'en- semble du faisceau dans le trajet lumineux effectif. Il résulte de ce qui précède que le rapport de contraste de l'image est important à l'extérieur lorsque la luminosité est relativement forte et que, de plus, il existe de nombreuses composantes de haute fréquence d'es- pace qui facilitent la formation de perturbations de bat- tements couleurs. En conséquence, lorsque l'opération de prise de vues est effectuée à l'extérieur, l'effet de fil- tre passe-bas optique devient relativement important, et l'effet empêchant la formation de perturbations de batte- ments couleurs est élevé. On peut utiliser une variante du filtre passe-bas optique 13c, à savoir le filtre.passe-bas optique 13d illustré à la fig. 6B, Le filtre passe- bas optique 13d ne présente pas la partie plane transparente 40a du fil- tre passe-bas optique 13c et ne comprend que la partie de filtre passe-bas optique 40b présentant les prismes dou- bles ou bi-prismes 41 formés de manière intégrante sur une plaque circulaire de résine acrylique transparente. Le filtre passe--bas optique 13d ci-dessus est fixé au prisme 12 par l'intermédiaire d'un adhésif. Le diamètre de la partie de filtre passe-bas op- tique 40b est plus petit que celui de l'ouverture lorsque le diaphragme 14 est dans un état complètement ouvert et relâché, et ce diamètre est choisi à une valeur plus impor- tante que celui de l'ouverture lorsque le diaphragme 14 est dans un état d'arrêt maximal, Les filtres passe-bas optiques 13c et 13d dé- crits précédemment et représentés aux fig. 6A et 6B peu- vent être appliqués à une caméra de télévision qui utilise une lentille présentant une forte aberration et fournit un effet de filtre passe-bas optique par l'aberration de la lentille elle-même. Ainsi, dans une caméra de télévision qui utilise une lentille présentant une forte aberration, l'effet de filtre passe-bas optique peut être obtenu par l'aberration de la lentille elle-même lorsque le taux de passage du diaphragme 14 est important (c'est-à-dire lorsque la valeur d'arrêt est faible). Toutefois, l'effet dû à l'aberration de la lentille devient faible lorsque le taux de passage du diaphragme est faible (c'est-à-dire lors- que la valeur d'arrêt est importante), et l'effet de filtre passe-bas optique devient faible. Par conséquent, lorsque les filtres passe-bas optiques 13c et 13d ci-dessus sont utilisés dans un tel type de caméra de télévision, on peut toujours obtenir un effet de filtre passe-bas optique sen- siblement constant quelque soit le taux de passage du dia- phragme. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation représentés et décrits en détail car diverses - modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 -- Caméra de télévision présentant un système optique comprenant un diaphragme (14), une lentille prin- cipale (15), un filtre à bandes de couleurs (16) et un filtre passe-bas optique (13) prévu à l'intérieur du tra- jet lumineux effectif d'un système afocal qui atteint la- dite lentille principale en passant par le diaphragme, caractérisée en ce que le filtre passe-bas optique (13a - 13d) présente une forme permettant de produire partielle- ment un effet de filtre passe-bas optique concernant une partie d'un faisceau dans ledit trajet lumineux effectif. 2 - Caméra de télévision selon la revendication 1, caractérisée en ce que le filtre passe-bas optique pré- sente une forme permettant de produire l'effet de filtre passe-bas optique concernant 20 à 80 % du faisceau dans le trajet lumineux effectif. 3 - Caméra de télévision selon la revendication 1, caractérisée en ce que le filtre passe-bas optique pré- sente une forme permettant de produire l'effet de filtre passe-bas optique concernant 50 % du faisceau dans le trajet lumineux effectif. 4 - Caméra de télévision selon la revendication 1, caractérisée en ce que le filtre passe-bas optique (13a - 13c) comprend une partie de filtre passe-bas optique (30b, 40b) formée dans une partie d'une plaque transparente (30, ). - Caméra de télévision selon la revendication 4, caractérisée en ce que la moitié de la plaque transpa- rente (30) du filtre passe-bas optique est formée avec la partie de filtre passe-bas optique (30b). 6 --Caméra de télévision selon la revendication 4, caractérisée en ce que le filtre passe-bas optique (13c) est formé avec la partie de filtre passe-bas optique (40b) au centre de la plaque transparente (40). 7 - Caméra de télévision selon la revendication 1, caractérisée en ce que le filtre passe-bas optique (13b - 13d) présente une forme lui permettant de s'interposer par- il tiellement dans une partie du trajet lumineux effectif. 8 - Caméra de télévision selon la revendication 7, caractérisée en ce que le filtre passe-bas optique (13b) présente une forme lui permettant de s'interposer de manière à recouvrir la moitié du trajet lumineux effectif. 9 - Caméra de télévision selon la revendication 7, caractérisée en ce que le filtre passedbas optique (13d) est prévu de telle manière que le centre du filtre passe- bas optique coïncide avec le centre du trajet lumineux ef- fectif, et en ce que ledit filtre passe-bas optique présente un diamètre inférieur à celui d'une ouverture du diaphragme ouvert.