Brevet FR2536616A1 — publié le 19840525

DISPOSITIF ANALYSEUR D'IMAGES POUR UNE CAMIERA DE TELEVISION EN COULEURS L'invention se rapporte d'une façon générale aux dispositifs analyseur d'images pour une caméra de télévision en couleurs et concerne plus particulièrement un perfectionnement dans le système optique d'un tel dispositif analyseur d'images comprenant un dispositif photoélectrique de formation d'images monté sur une plaque transparente lorsqu'un filtre séparateur de couleurs de type inorganique est prévu. Des dispositifs analyseurs d'image de télévi- sion en couleurs comportant un dispositif de conversion photoélectrique prévu sur une plaque transparente, dans lesquels le dispositif de conversion photoélectrique est prévu avec un filtre séparateur de couleurs pour que le dispositif analyseur d'images produise un signal vidéo en couleurs, ont été développés et sont déjà sur le marché comme cela est bien connu, car le système optique est simple et compact et-des dispositifs analyseurs d'images légers sont faciles à fabriquer Des exemples de ces dispositifs analyseurs d'images se trouvent dans des caméras de télévision comportant un tube analyseur dont le dispositif de formation d'images est prévu sur une plaque frontale et avec un filtre séparateur de couleurs pour produire un signal vidéo en couleurs et une caméra de télévision à simple plaque comportant un analyseur à semiconducteurs avec un dispositif de conversion photo- électrique et un filtre séparateur de couleurs afin de produire un signal vidéo en couleurs. Dans les analyseurs d'images des caméras de télévision en couleurs, il est nécessaire de produire un signal vidéo en couleurs qui permette de reproduire des images de haute qualité sur un tube à rayons cathodiques. A cet égard, lorsque des réflexions inutiles se produisent dans un système optique d'un tel analyseur d'images, des reflets risquent de se produire, ce dont il résulte une image reproduite de mauvaise qualité Afin de pallier ce défaut, différentes contre-mesures ont été prises jusqu'ici 2 2536616 dans les analyseurs courants. Mais dans les analyseurs d'images équipés avec un filtre séparateur de couleurs de type inorganique qui sépare les rayons lumineux entrant en plusieurs couleurs de manière à pouvoir produire un signal vidéo en couleurs multiples, étant donné que le filtre séparateur inorganique réfléchit les rayons lumineux qui ont des longueurs d'ondes ne pouvant être transmises par le filtre, une grande quantité de rayons lumineux réfléchis peut être réfléchie plusieurs fois dans une plaque frontale trans- parente que comporte le dispositif de conversion photo- électrique, ou sont réfléchis à la lentille d'entrée du système optique d'abord, avant que ces rayons soient appliqués au dispositif de conversion photoélectrique. Il en résulte des phénomènes indésirables comme l'apparition de reflets ou d'images fantômes Ces phénomènes sont par- ticulièrement remarquables lorsqu'un sujet émettant des rayons lumineux, y compris de la lumière dans une bande de longueur d'ondes relativement longue, comme la flamme d'une bougie, est analysé par une caméra de télévision comportant un dispositif de formation d'images du type précité Autrement dit, cette lumière dans la bande des grandes longueurs d'ondes répète des réflexions sans être très atténuée, et par conséquent, si une flamme de bougie est analysée, des reflets et des images fantômes se produisent autour de la flamme, ce qui détériore consi- dérablement la qualité de l'image reproduite. L'invention a donc pour objet de remédier aux inconvénients précités qui sont inhérents à un analyseur d'images de type courant. Un objet de l'invention est de proposer un nouveau dispositif analyseur d'images permettant de supprimer l'apparition des réflexions multiples indésirables des rayons lumineux d'infrarouges proches dans un système optique. Selon une caractéristique de l'invention, un bloc optique comprenant un filtre d'absorption à infrarouge proche est collé sur une plaque frontale qui constitue 3 2536616 une partie de conversion photoélectrique de l'analyseur d'images de manière que des rayons lumineux transmis par un objectif soient appliqués sur la plaque frontale après s'être propagés dans le bloc optique Etant donné que le bloc optique est collé sur la surface dé la plaque frontale, certains rayons lumineux qui sont réfléchis par un filtre séparateur de couleurs prévu sur l'autre surface de la plaque frontale sont dirigés vers la périphérie du bloc optique, ce qui réduit les rayons lumineux indésirables. L'invention concerne donc un dispositif ana- lyseur d'images de télévision en couleurs destiné à une caméra de télévision en couleurs, ce dispositif analyseur d'images comportant un objectif, une partie de conversion photoélectrique comprenant une plaque frontale transparente, un filtre séparateur de couleurs de type à raies et un dispositif de formation d'images de télévision en couleurs réagissant aux rayons lumineux qui lui sont appliqués par ledit objectif par l'intermédiaire de la plaque frontale et le filtre séparateur de couleurs en produisant un signal vidéo en couleurs, et un bloc optique avec un filtre d'absorption d'infrarouge proche, ce bloc optique étant placé entre l'objectif et la plaque frontale de manière qu'une surface du bloc optique soit collée sur une surface de la plaque frontale. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation de l'invention, La figure 2 est une représentation graphique qui convient pour comprendre les caractéristiques optiques du filtre d'absorption d'infrarouge proche utilisé dans le premier mode de réalisation, La figure 3 est une coupe schématique longi- tudinale d'un second mode de réalisation de l'invention, La figure 4 est une coupe schématique longi- tudinale d'un troisième mode de réalisation de l'invention, La figure 5 est une coupe longitudinale sché- matique d'un quatrième mode de réalisation de l'invention, La figure 6 est un diagramme illustrant le fonctionnement des modes de réalisation de l'invention, La figure 7 est un schéma montrant le trajet des rayons lumineux dans le bloc optique de la figure 2, et, La figure 8 est une coupe schématique longi- tudinale d'un cinquième mode de réalisation de l'invention. Sur les différentes figures, les éléments semblables ou correspondants sont désignés par les mêmes références numériques. La figure 1 représente schématiquement un premier mode de réalisation de l'invention, sous forme d'une coupe longitudinale Dans les modes de réalisation qui vont suivre, l'invention sera décrite en regard d'une caméra de télévision en couleurs avec un analyseur d'images à un seul tube. Le dispositif d'analyseur d'images de la figure 1 comporte un objectif de réception 8 représenté par une seule lentille et un tube analyseur d'images comprenant une plaque frontale transparente, un tube cylindrique 2, un anneau de cible 3, un filtre inorganique 4 séparateur de couleurs, une mince plaque de verre 5, une électrode de signaux transparente, comme une pellicule de Nesa 6 et une couche de conversion photoélectrique 7. Le filtre séparateur 4, la mince plaque de verre 5, l'élec- trode de signaux transparente 6 et la couche de conversion photoélectrique 7 sont empilés et sont montés dans le tube cylindrique 2 dont l'intérieur est maintenu sous vide. Un canon à électrons, non-représenté, est également prévu- dans le tube cylindrique 2 pour balayer la couché de conversion photoélectrique 7 avec un faisceau d'électrons, ce dernier étant dévié ou concentré au moyen d'un ensemble d'enroulements, non-représenté, monté autour du tube cylindrique 2 Il résulte du balayage électronique, qu'un signal vidéo en couleurs est obtenu à l'électrode de signaux 6, ce signal étant prélevé comme un signal vidéo de sortie de la caméra de télévision en couleurs La structure décrite ci-dessus est pratiquement la même que celle de tout analyseur d'images courant utilisé dans une caméra de télévision en couleurs. Le premier mode de réalisation d'un analy- seur d'images de la figure 1 comporte en plus de la structure décrite ci-dessus, un bloc optique PB compre- nant un filtre A du type à absorption qui élimine l infrarouge proche Plus particulièrement le filtre A qui est appelé ci-après un filtre d'absorption d'infra- rouge proche, ou simplement un filtre IR, est collé sur la surface frontale de la plaque 1 de manière à se trouver entre la plaque frontale 1 et l'objectif 8 Au cours de la description, le terme "frontal" est utilisé pour dési- gner le côté qui est le plus proche du sujet tandis que le mot "arrière" est utilisé pour désigner le côté qui est le plus proche de la couche de conversion photoélec- trique 7 Le filtre A est fait d'un verre coloré produit en additionnant de l'acide phosphorique et de l'oxyde de cuivre à du verre Par exemple, un verre coloré C-500 fabriqué par Hoya Glass Co, peut convenir Etant donné que la caractéristique spectrale du filtre A d'absorption d'infrarouge proche détermine -la limite de longueur d'onde supérieure de transmissiondu signal R reproduit, la demi-largeur du filtre d'absorption A est désignée comme la moitié de la valeur du signal R, approximativement 638 nm comme le montre la courbe de la figure 2 Dans ce mode de réalisation, la demi-largeur du filtre d'absorp- tion d'infrarouge proche A est établie à environ 610 nm afin d'obtenir la sensibilité spectrale voulue du signal R reproduit Le filtre d'infraroulje A est fixé sur la surface de la plaque frontale 2 au moyen d'un adhésif transparent contenant une matière semblable à du verre. Bien que-les éléments optiques soient généra- lement revêtus d'une couche anti-réflex Ion, cette couche n'est pas prévue sur la surface frontale du bloc optique PB utilisé selon l'invention Il en résulte que le pouvoir de transmission du bloc optique PB est à peu près 95 % Sj cette couche anti-réflexion était prévue sur la surface frontale du bloc optique PB, des rayons lumineux réflé- chis par l'objectif 8 seraient transmis à travers le bloc optique PB Mais étant donné que cette couche n'est pas prévue selon l'invention, la plus grande partie de la lumière réfléchie indésirable de l'objectif 8 est effectivement réfléchie sur la surface frontale du bloc optique PB. Le filtre séparateur de couleur 4 peut être tout filtre connu d'une structure à raies, comme celui décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n' 4.041 528 Le filtre séparateur de couleurs 4 peut être réalisé par un dépôt de vapeur sur la surface arrière de la plaque frontale transparente 1. Les figures 3 et 4 illustrent un second et un troisième mode de réalisation dans lesquels un filtre à cristal B est également utilisé en plus du filtre infrarouge A du mode de réalisations de sorte que le bloc optique PB comporte le filtre infrarouge proche A et le filtre à cristal B Autrement dit, dans le second mode de réalisation de la figure 3, le filtre à cristal B est placé en avant du filtre infrarouge proche A qui est fixé sur la plaque frontale 1 et dans le troisième mode de réalisation de la figure 4, le filtre à cristal B est fixé sur la plaque frontale 1 et le filtre à infrarouge A est placé en avant du filtre à cristal B. Dans le second et le troisième modes de réalisation, le filtre d'infrarouge proche A et le filtre à cristal B sont superposés et collés ensemble au moyen d'un adhésif transparent approprié Le filtre à cristal B utilisé dans le second et le troisième modes de réalisation fonctionne comme un filtre optique passe-bas qui est généralement nécessaire dans un système optique pour une caméra de télévision en couleursde ce genre utilisant un filtre séparateur de couleurs de structure à raies. La figure 5 illustre un quatrième mode de réalisation dans lequel le bloc optique PB comporte un seul filtre A d'absorption d'infrarouge proche, deux filtres à cristal B et C et une plaque D en quart d'ondes La plaque D en quart d'-ondes et le filtre d'absorption d'infrarouge proche A sont superposés et leur ensemble est intercalé entre les deux filtres à cristal B et C. Etant donné qu'une onde fondamentale et une onde de seconde harmonique sont utilisées pour reproduire des couleurs dans un analyseur d'images utilisant un filtre à raies de séparation de couleurs, les deux filtres passe-bas, c'est-à-dire les filtres à cristal B et C et la plaque en quart d'ondes D sont utilisés pour bloquer deux longueurs d'ondes. Dans les quatre modes de réalisation décrits ci-dessus, il faut remarquer que le filtre d'absorption d'infrarouge proche A est intercalé entre deux éléments optiques dans le second et le quatrième mode de réalisa- tion des figures 3 et 5 et que les deux surfaces du filtre d'absorption d'infrarouge proche A sont directement fixées sur les éléments optiques adjacents Il en résulte que les deux surfaces du filtre d'infrarouge A sont couvertes et par conséquent, cette structure est avantageuse pour la protection contre l'humidité du filtre d'infrarouge A. Autrement dit, étant donné que le filtre d'absorption d'infrarouge proche A peut être perturbé par un nuage blanc qui se produit sur la surface sous l'effet de l'humidité ambiante, la structure-de protection contre l'humidité du second et du quatrième modes de réalisation est avantageuse et par conséquent, une grande longévité de ce filtre A est assurée. Bien qu'un filtre ou deux filtres à cristal soient utilisés dans les modes de réalisation des figures 3 à 5, des filtres à réseaux de diffraction peuvent aussi convenir comme un ou plusieurs filtres passe-bas à volonté. Comme cela a été décrit ci-dessus, grâce au filtre d'absorption d'infrarouge proche A prévu dans le trajet optique entre l'objectif 8 et la plaque frontale 1, la lumière infrarouge proche est remarquablement atténuée 8 5366 16 par absorption avant que les rayons lumineux provenant d'un sujet soient reçus par le filtre séparateur 4 Par conséquent, si le filtre séparateur 4 est de type inor- ganique, les rayons lumineux qu'il réfléchit vers la plaque frontale 1, du bloc optique PB o les rayons lumineux réfléchis contiennent des rayons autres que ceux qui sont transmis par le bloc PB, contiennent moins de lumière infrarouge proche étant donné que la longueur d'ondes de la lumière réfléchie est limitée à une plage (voir partie hachurée sur la figure 6) limitée par la limite supérieure de longueur d'ondes de transmission du filtre du vert et du filtre cyan faisant tous deux partie du filtre séparateur 4, et par les caractéristiques spectrales du filtré à infrarouge proche. En outre, étant donné que la lumière infra- rouge proche parmi les rayons lumineux réfléchis par le filtre séparateur 4 est atténuée par le filtre d'absorption d'infrarouge proche A quand les rayons lumineux réfléchis se propagent à travers ce filtre A après avoir traversé la plaque frontale 1, si les rayons lumineux réfléchis sont à nouveau réfléchis par l'objectif 8-ou par la surface frontale du bloc optique PB, la composante infrarouge proche que contiennent ces rayons lumineux est faible. Parmi les rayons lumineux réfléchis par le filtre sépara- teur 4, ceux dont la longueur d'ondes est inférieure à celle des rayons lumineux infrarouges proches sont également atténués en passant à travers les éléments optiques et lorsqu'ils sont réfléchis par ces éléments, le degré des rayons réfléchis par le filtre inorganique de séparation de couleurs 4 est considérablement réduit. Comme cela a été décrit ci-dessus, bien que les rayons lumineux retournés vers l'objectif à travers la surface frontale du bloc optique PB soient à nouveau réfléchis par l'objectif 8 pour être transmis vers le bloc optique PB, une partie des rayons incidents sur ce bloc optique PB est réfléchie à la surface frontale de ce bloc Par conséquent, bien que des rayons lumineux qui ne soient pas réfléchis par la surface frontale du 9 25351 É filtre d'absorption d'infrarouge proche A risquent d'être appliqués à la couche de conversion photoélectrique 7 à travers la plaque frontale 1, car ces rayons lumineux passent nécessairement par le filtre d'infrarouge A, dont la lumière infrarouge proche est atténuée avant d'atteindre la couche de conversion photoélectrique 7. Comme cela a été décrit ci-dessus,-étant donné que le bloc PB est collé sur la surface frontale de la plaque frontale transparente 1, tout rayon lumineux réfléchi par le filtre séparateur de couleurs 5 est re- tourné vers la plaque frontale 1 et n'est pas réfléchi par la surface frontale de cette dernière Ci-dessus "tout rayon lumineux" désigne-les rayons lumineux initiaux de l'image, traversant-l'objectif 8, et des rayons lumineux réfléchis une ou plusieurs fois dans le système optique Autrement dit, les rayons lumineux réfléchis par le filtre séparateur 4 se propagent à travers la plaque frontale 1 et le bloc optique PB Parmi ces rayons lumineux retournés vers le bloc optique PB par le filtre séparateur 4, certains dont l'angle d'incidence par rapport au plan du filtre séparateur 4 est supérieur à une valeur prédéterminée, sont retournés vers la périphé- rie du bloc optique PB comme le montre la figure 7 en traits pleins En outre, certains autres rayons lumineux provenant du filtre séparateur 4 sont à nouveau réfléchis par la surface frontale du bloc optique PB et, si l'angle d'incidence par rapport au filtre séparateur 4 est supé- rieur à une valeur prédéterminée, ses rayons lumineux deux fois réfléchis sont également dirigés vers la périphérie du bloc optique PB (voir en pointillés) Ces rayons lumineux incidant sur la périphérie du bloc optique PB sont considérablement absorbés et par consé- quent, ils sont atténués Autrement dite ces rayons lumineux peuvent être partiellement réfléchis à la périphérie du bloc optique PB pour être à nouveau appli- qués au filtre séparateur 4 à travers la plaque frontale 1 avec leur intensité atténuée Ainsi, ces rayons lumineux réfléchis à la périphérie du bloc optique PB n'ont que peu de chance d'être appliqués 2536616 à la couche de conversion photoélectrique 7 Il apparaît ainsi que même si des rayons lumineux réfléchis par le. filtre séparateur 4 ont une chance d'être encore réfléchis vers ce filtre 4, la quantité de la lumière réfléchie appliquée à -la couche de conversion photo- électrique 7 est très faible, de sorte que cette couche 7 produit un signal vidéo de sortie qui -est à peine perturbé par des reflets dans les images reproduites. Sur la figure 7 et sur la figure 8, les hachures indi- quant la coupe sont supprimées au bloc optique PB et de la plaque frontale transparente 1 pour simplifier. Il y a lieu de se référer maintenant à la figure 8 qui montre un cinquième mode de réalisation de l'invention Dans ce mode de réalisation, les rayons lumineux qui se propagent dans le bloc optique PB et sa périphérie sont effectivement absorbés par une pièce noire 9 prévue autour de la périphérie du bloc optique Cette pièce noire 9 peut être une peinture noire, par exemple du noir indien, une laque noire ou similaire, ou une pellicule noire Grâce à cette pièce noire 9 autour de la périphérie du bloc optique PB, la plus grande partie des rayons incidents sur la péri- phérie sont absorbés, de sorte qu'il ne se produit que très peu de réflexion il en résulte que les rayons lumineux indésirables vers la couche de conversion photo- électrique 7 sont encore réduits Bien que le cinquième mode de réalisation de la figure 8 soit illustré comme une amélioration du second mode de réalisation de la figure 3, cette combinaison du bloc optique PB et de la pièce noire 9 peut aussi être adaptée à n'importe lequel des modes de réalisation de l'invention. Selon des expériences, lorsque la flamme d'une bougie est reçue par un dispositif analyseur d'images ayant la structure du quatrième mode de réali- sation de la figure 5, les reflets indésirables sont atténrués d'environ 10 d B dans une image reproduite, visualisée sur un tube cathodique, si l'épaisseur de chacun des éléments optiques du bloc PB et la surface 11 2536616 de balayage effective de la couche de conversion photo- électrique 7 sont les suivantes. Epaisseur du filtre IR A 1,6 mm Epaisseur de la plaque en quart d'onde D 0,5 mm Epaisseur du filtre à cristal B 3,264 mm Epaisseur du filtre à cristal C 1,632 mm Surface effective de balayage 8,8 mm Bien que les modes de réalisation ci-dessus soient décrits en regard de dispositifs analyseurs d'images d'un seul tube, il est évident que l'invention peut aussi être adaptée à un dispositif analyseur d'images de télévision en couleurs à une seule plaque utilisant un récepteur d'images à semiconducteurs. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux modes de réalisa- tion décrits et illustrés à titre d'exemples nullement limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.ïDispositif analyseur d'images de télévision en couleurs pour une caméra de télévision en couleurs, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un objectif ( 8), une partie de conversion photoélectrique comprenant une plaque frontale transparente ( 1), un filtre séparateur de couleurs ( 4) du type à raies et un dispositif de formation d'images de télévision en couleurs ( 7) réagissant à des rayons lumineux qui lui sont appliqués par ledit objectif, à travers ladite plaque frontale dudit filtre séparateur de couleur, en produisant un signal d'images en couleurs et un bloc optique (PB) comprenant un filtre d'absorption d'infrarouge proche (A), ledit bloc optique étant placé entre ledit objectif et ladite plaque frontale de manière qu'une surface dudit bloc optique soit collée sur la surface dé ladite plaque frontale. 2 Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que ledit bloc optique comporte également un filtre à cristal (B) collé sur ledit filtre d'absorption d'infrarouge proche. 3 Dispositif selon la revendication 2, carac- térisé en ce que ledit filtre d'absorption d'infrarouge proche est collé sur ladite plaque frontale de manière à être intercalé entre ladite plaque frontale et ledit filtre à cristal. 4 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit bloc optique a un pouvoir de. transmission qui est environ 95 %. Dispositif-selon la revendication 1, carac- térisé en ce que ledit bloc optique (PB) comporte égale- ment un premier et un second filtres à cristal (B,C) et une plaque en quart d'onde (D) collée sur ledit filtre d'absorption d'infrarouge proche pour former un empilage, ledit empilage dudit filtre d'absorption d'infrarouge proche et de ladite plaque en quart d'onde est intercalé entre le premier et le second filtres à cristal. 13 2536616 6 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une pièce noire ( 9) autour de la périphérie dudit bloc optique.