Brevet FR2929477A1 — publié le 20091002

CAMERA A PRISE DE VUE SIMULTANEE COULEUR ET INFRAROUGE L'invention concerne les appareils photographiques ou caméras électroniques en couleurs qu'on appellera ci-après "caméras" indépendamment du fait qu'elles délivrent des images fixes ou animées. Les caméras électroniques de prise d'image en couleur fournissent classiquement des signaux électroniques indépendants correspondant à trois couleurs différentes, soit rouge, vert, bleu soit magenta, cyan, jaune. Le capteur d'image qui forme le coeur de la caméra et qui reçoit l'image à convertir comprend alors, pour chaque point d'image à détecter, au moins trois pixels photosensibles recouverts chacun d'un filtre coloré différent correspondant à l'une des trois couleurs. Sont concernés par l'invention aussi bien des capteurs matriciels recevant globalement une image à convertir en signaux électroniques que des capteurs linéaires observant ligne par ligne le sujet. Les capteurs matriciels sont recouverts d'une mosaïque de filtres colorés ; les capteurs linéaires ou multilinéaires sont recouverts de bandes de filtres colorés correspondant chacune à une ligne respective, ou bien d'une alternance de filtres sur une même ligne. Les caméras à plusieurs capteurs sont aussi concernées. Les capteurs d'image en couleurs sont à base de silicium et ce matériau est sensible non seulement à la lumière visible, à des degrés divers d'ailleurs car la sensibilité au rouge est plus forte que la sensibilité au vert, elle-même plus forte que la sensibilité au bleu ; les filtres colorés ont par ailleurs, par principe, des coefficients de transmission variables en fonction de 0a longueur d'onde. On peut tracer des courbes de réponse du silicium aux différentes longueurs d'onde et des courbes de réponse du silicium recouvert des différents filtres colorés. Mais les capteurs d'image à base de silicium sont sensibles non seulement aux rayons en lumière visible mais aussi aux rayons en proche infrarouge. On considère que le domaine des longueurs d'onde visibles s'étend théoriquement d'environ 380 nanomètres (bleu-indigo) à 780 nanomètres (rouge), mais qu'en pratique les longueurs d'onde utiles à la définition des couleurs dans les caméras électroniques vont plutôt de 350 nanomètres à 650 nanomètres. Au-delà de 650 nanomètres, on considérera que la lumière est du proche infrarouge, pas véritablement utile pour la représentation des images en couleurs. Or le capteur est très sensible aux longueurs d'onde de proche infrarouge allant de 650 à 1000 nanomètres environ (la sensibilité du silicium décroissant à partir de 650 nanomètres et s'annulant complètement aux alentours de 1100 à 1200 nanomètres) . Les rayons infrarouge sont en particulier présents à forte close dans la lumière solaire. Or il se trouve que les filtres colorés placés sur les pixels n'arrêtent pas les rayons dans le proche infrarouge ; ils sont en effet en général à base de matériaux organiques (résines) dont le pouvoir absorbant est pratiquement nul pour l'infrarouge. C'est pourquoi un pixel réservé exclusivement à une couleur recevra non seulement la lumière de cette couleur mais aussi les composantes de proche infrarouge présentes dans la lumière ; le signal électrique produit par ce pixel ne représentera donc pas correctement la lumière de la couleur qu'il est supposé recevoir exclusivement. Pour éviter cela, une caméra couleur doit en général posséder une optique pourvue de moyens de filtrage de l'infrarouge proche, par exemple un filtre global en verre spécial (verre Schott BG-38) ou un filtre interférentiel qui coupe l'infrarouge au-delà de 650 nanomètres environ ruais qui laisse passer toute la lumière visible. Par ailleurs, il est fréquent qu'on ait besoin de prendre des images à la fois en couleurs (de jour) et en infrarouge (de nuit ou dans des circonstances spéciales). C'est le cas pour des caméras de surveillance ou des caméras de contrôle industriel. La prise de vue nocturne ou diurne en infrarouge peut être assistée par un éclairement auxiliaire infrarouge. On peut comprendre que le filtre à infrarouge mentionné ci-dessus n'est pas compatible avec une prise de vue en infrarouge ; il doit être enlevé lorsqu'on veut détecter une image en infrarouge et remis en place pour recueillir une image en couleurs en lumière visible. La caméra doit avoir une possibilité de démontage du filtre et ne peut de toutes façons pas prendre simultanément des images colorées et des images infrarouge. Une solution pour assurer par exemple une fonction de surveillance à la fois de nuit et de jour consiste à utiliser plusieurs caméras dont l'une est une caméra dédiée à l'infrarouge et ne comportant pas de filtre infrarouge. Cette solution est coûteuse. Une autre solution consiste à utiliser une seule caméra 35 comportant plusieurs capteurs, l'image observée étant dirigée vers les différents capteurs par un système de prismes, des filtres différents étant prévus sur les différents trajets ; l'un des capteurs est réservé à la prise d'image infra-rouge et le trajet optique correspondant à ce capteur est dépourvu de filtre infrarouge alors que les autres trajets optiques, allant vers les autres capteurs, sont pourvus de filtres arrêtant les infrarouges. Dans le but de réduire le coût en conservant une seule caméra ayant un seul capteur, une autre solution a été envisagée pour la prise de vue en présence d'un éclairement par une diode électroluminescente émettant dans l'infra-rouge. Dans cette solution, on place dans le trajet optique un filtre optique transparent pour la lumière visible et transparent pour une bande étroite correspondant uniquement à la longueur d'onde émise par la diode infrarouge, mais opaque pour les autres longueurs d'onde infrarouge auxquelles le silicium est sensible, tant au-dessous de la longueur d'onde de la diode qu'au-dessus. Ce filtre est difficile à réaliser et, de plus, l'image en couleur est fortement modifiée en présence d'un éclairement par la diode électroluminescente émettant dans l'infrarouge et un peu modifiée en présence d'un éclairement naturel contenant de l'infrarouge dans la bande étroite. L'invention vise à réaliser à faible coût une caméra capable de prendre des images en couleurs et des images en infrarouge, y compris de manière simultanée et sans détériorer la colorimétrie de l'image en couleurs même en présence d'un éclairement à la fois en lumière visible et en lumière infrarouge. Pour prendre à la fois une image en couleurs de bonne qualité 25 colorimétrique et une image en infrarouge, l'invention propose de réaliser une caméra en couleurs comportant : - un capteur ayant, pour chaque point d'image, un groupe de pixels recouverts de filtres individuels, parmi lesquels trois pixels sont des pixels dits pixels colorés, sensibles à une couleur visible respective et 30 revêtus de filtres respectifs laissant passer principalement cette couleur visible, et un pixel est un pixel dit pixel noir, revêtu d'un filtre noir laissant passer l'infrarouge et ne laissant pas passer la lumière visible, - une optique comportant un filtre interférentiel coupe-bande laissant passer la lumière visible et l'infrarouge sauf dans une bande étroite 35 commençant immédiatement au-delà des longueurs d'onde visibles et se terminant à une longueur d'onde pour laquelle le pouvoir de transmission des filtres colorés est pratiquement le même pour les trois filtres colorés et pour le pixel noir, - des circuits de traitement de signal fournissant simultanément une première image complète en infrarouge issue des pixels noirs et une deuxième image complète en couleurs établie pour chaque couleur à partir de la soustraction entre un signal issu d'un pixel coloré correspondant à un point d'image et un signal provenant du pixel noir correspondant à ce même point d'image. Pour un capteur linéaire, on utilisera trois lignes revêtues de trois filtres de couleur différents laissant passer chacun une couleur, et une quatrième ligne revêtue d'un filtre qu'on appellera "noiir" ne laissant pas passer la lumière visible et laissant passer l'infrarouge. Pour un capteur matriciel, chaque point d'image comportera de préférence un agencement en carré de trois pixels colorés et un pixel noir, mais d'autres arrangements sont possibles, y compris des arrangements dans lesquels il y a plus de pixels rouges, verts, bleus que de pixels noirs, des arrangements dans lesquels il y a plus de pixels verts que de pixels bleu et que de pixels rouge, des arrangements en quinconce, etc. Dans tous les cas on établira un signal de couleur à partir du pixel noir le plus proche du pixel de couleur considéré. Parmi les avantages de l'invention, on peut signaler que la colorimétrie de l'image en couleurs n'est pas détériorée en présence d'un éclairement contenant une forte de dose de rayons en proche infrarouge (lumière solaire par exemple), et même en présence d'un éclairement de la scène par une diode électroluminescente émettant dans l'infrarouge au-delà de la bande coupée par le filtre interférentiel global ; ceci résulte de ce que les rayons infrarouge produits par cette diode sont des rayons dans une bande de longueurs d'onde pour laquelle la transmission de tous les filtres colorés comme celle du filtre noir est voisine de 100% ; le signal qu'ils engendrent est donc le même pour tous les pixels colorés et pour le pixel noir. Un autre avantage de l'invention est que le filtre interférentiel global qu'il comporte n'a pas besoin d'être amovible pour passer d'une prise d'image en couleurs à une prise d'image en infrarouge, que la lumière infrarouge soit issue de l'éclairement général (solaire par exemple) ou d'un éclairement infrarouge spécifique par une diode électroluminescente. De préférence, la transmission des filtres colorés au-delà d,e la bande de coupure du filtre interférentiel est d'au moins 90% pour les trois filtres. Le filtre interférentiel est de préférence opaque dans une bande d'au-moins 640 à 790 nanomètres, de préférence de 630 à 820 nanomètres, et le plus transparent possible en dehors de cette bande. Les fronts de transition de la courbe de transmission du filtre autour de ces valeurs sont en général abrupts, par exemple une transition entre une transmission de 5% et une transmission de 95% sur moins de 20 nanomètres. La caméra selon l'invention comprend de préférence des circuits de traitement comportant des moyens de multiplication matricielle, avec une matrice de correction de couleurs de dimension 4x4 (16 coefficients) qui fait correspondre à un ensemble de quatre signaux (issus de trois pixels colorés et du pixel noir) un ensemble de quatre composantes de sortie correspondant respectivement aux trois couleurs et à l'infrarouge. La dernière colonne de cette matrice, qui définit le degré d'influence du signal issu du pixel infrarouge sur les quatre composantes de sortie désirées pour un point d'image, comporte trois coefficients négatifs et un coefficient positif (qu'on peut prendre par convention égal à 1). La dernière ligne de la matrice, qui définit le degré d'influence de chacun des quatre signaux issus des pixels d'un point d'image sur la composante de sortie infrarouge comporte de préférence trois zéros et un 1. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente un capteur matriciel avec une mosaïque de filtres colorés comprenant trois couleurs différentes et un filtre noir pour définir chaque point d'image ; - la figure 2 représente un capteur linéaire avec trois bandes de filtres colorés et une bande de filtre noir ; - la figure 3 représente des courbes de sensibilité typiques de capteurs au silicium revêtus de filtres colorés, et la courbe de sensibilité pour un pixel recouvert d'un filtre noir constitué par la superposition ou le mélange d'un filtre bleu et un filtre rouge ; - la figure 4 représente la courbe de réponse des capteurs revêtus de filtres, en tenant compte de la présence, sur l'optique de la caméra, d'un filtre interférentiel coupe-bande opaque pour le très proche infrarouge ; - la figure 5 représente le principe général de la caméra selon l'invention. Le principe d'un capteur à quatre types de pixels différents pour chaque point d'image est représenté à la figure 1 dans le cas d'un capteur matriciel et à la figure 2 dans le cas d'un capteur linéaire. Ce capteur est destiné, selon l'invention, à être incorporé à une caméra électronique qui fournit à sa sortie deux représentations d'image différentes simultanées : une image colorée à trois composantes de couleur, et une image en infrarouge proche. Le capteur est un capteur au silicium et on sait que le silicium perrnet de détecter de la lumière dans une bande de longueurs d'onde alliant 20 d'environ 300 nanomètres à environ 1100 nanomètres. On fait l'hypothèse que les pixels détectent les couleurs rouge vert bleu et le rayonnement infrarouge proche. Le principe serait exactement le mêrne si les couleurs étaient cyan jaune magenta au lieu de rouge vert bleu. Dans l'exemple le plus simple, pour un capteur matriciel, on 25 utilisera quatre pixels adjacents pour un point d'image, arrangés en carré, c'est-à-dire en deux lignes de deux pixels, d'autres points d'image étant constitués à chaque fois par d'autres groupes de quatre pixels en carré. Les pixels de différentes couleurs sont désignés par les lettres R (pixel rouge), G (pixel vert), B (pixel bleu), Ir (pixel noir). Ils sont revêtus de 30 filtres colorés en mosaïque, deux pixels adjacents étant recouverts de filtres de couleurs différentes, chaque pixel étant dès lors sensible uniquement au rayonnement ayant traversé le filtre correspondant. On considère ici que la couleur est donnée par les trois composantes rouge, vert, bleu, mais on comprendra que le principe serait le même si la couleur était donnée par des 35 composantes cyan, magenta jaune. Les filtres sont des filtres organiques colorés, et chacun laisse passer - d'une part les longueurs d'onde correspondant à la couleur considérée (environ 350 à 530 nanomètres pour le bleu, environ 480 à 620 nanomètres pour le vert, environ 580 à 650 nanomètres pour le rouge), - et d'autre part des longueurs d'onde de proche infrarouge, par exemple au-dessus de 650 nanomètres ; les filtres organiques colorés sont en effet composés de résines qui ne parviennent pas à arrêter les infrarouges au-dessus de ces valeurs. Le pixel destiné à l'infrarouge est recouvert d'un filtre "noir", c'est-à-dire un filtre qui ne laisse pas passer la lumière visible, mais qui est aussi un filtre organique laissant passer l'infrarouge. Un filtre noir peut être constitué tout simplement en mélangeant ou en superposant un filtre bleu (qui a une transmission quasi-nulle pour la lumière visible au-dessus de 570 nanomètres) et un filtre rouge (qui a une transmission quasi-nulle pour la lumière visible au-dessous de 570 nanomètres). Sans entrer dans les détails, on peut comprendre que la structure est la même pour un capteur linéaire ou multilinéaire dont la structure est celle de la figure 2 : le capteur comporte pour une ligne de points d'image (mais il peut y avoir plusieurs lignes parallèles juxtaposées) quatre bandes de pixels recouvertes chacune par un filtre respectif : trois bandes colorées rouge verte bleue ou cyan jaune magenta, et une bande noire. Les filtres sont les mêmes que dans le cas de la figure 1 : filtres organiques colorés laissant passer chacun une couleur et l'infrarouge, sauf pour le filtre noir qui ne laisse passer que l'infrarouge mais pas du tout la lumière visible. Pour expliquer l'invention, on a représenté sur la figure 3 un diagramme typique de sensibilité d'un capteur au silicium typique recouvert de filtres colorés organiques. Cinq courbes différentes sont représentées sur ce diagramme. L'échelle en abscisse est graduée en longueurs d'onde ; l'échelle en ordonnée est une échelle de sensibilité, en unités arbitraires. La courbe RNF est la courbe de réponse d'un pixel qui serait dépourvu de filtre. Elle représente la sensibilité intrinsèque du silicium à la lumière. Cette sensibilité présente un maximum dans le rouge et l'infrarouge proche, et elle décroît de part et d'autre de ce maximum. La zone globale de sensibilité du pixel en silicium s'étend d'environ 300 nanomètres à 1100 nanomètres. On notera qu'il s'agit de valeurs pour un exemple de capteur, sachant que l'extension latérale de la zone de sensibilité du silicium à la lumière dépend de facteurs tels que le dopage du silicium utilisé. Les autres courbes de réponse sont des courbes de sensibilité de pixels revêtus de différents filtres colorés. Il s'agit d'exemples pour des filtres colorés organiques du commerce et on comprendra que les courbes peuvent avoir des positions et formes légèrement différentes selon la nature et l'épaisseur des filtres utilisés. La courbe RB représente une courbe de sensibilité d'un pixel revêtu d'un filtre organique bleu. Elle présente deux zones de sensibilité significative, l'une centrée sur les couleurs bleues, de 350 à 530 nanomètre, et l'autre sur le proche infrarouge, de 780 à 1100 nanomètres. Le filtre bleu est pratiquement transparent au-delà de 850 nanomètres puisque la courbe RB rejoint la courbe RNF d'un pixel dépourvu de filtre. Il est transparent à 90% dès 820 nanomètres. La courbe RG est une courbe de sensibilité pour un pixel revêtu d'un filtre organique vert. Elle présente une zone de sensibilité centrée sur les longueurs d'onde vertes de 480 à 620 nanomètres et une autre zone de sensibilité dans le proche infrarouge, démarrant à environ 670 nanomètres et allant à 1100 nanomètres. Le filtre vert est pratiquement transparent au-delà de 850 nanomètres puisque la courbe RG rejoint la courbe RNF. II est transparent à 90% à partir de 830 nanomètres environ. La courbe RR est la courbe pour un pixel recouvert d'un filtre organique rouge. Elle a une forme différente des courbes RB et RG parce que la zone de sensibilité dans le rouge rejoint la zone de sensibilité dans le proche infrarouge. En pratique le pixel est sensible à toutes les longueurs d'onde rouge au-dessus 580 nanomètres et très sensible aux longueurs d'onde infrarouge à partir de 650 nanomètres. Le filtre est pratiquement transparent à 90% pour toutes les longueurs d'onde infrarouge dès 650 nanomètres. La transparence est proche de 100% au-delà de 820 nanomètres, mais même avant. Enfin, la courbe RIr est la courbe pour un pixel recouvert d'un filtre 35 noir, qui peut être tout simplement constitué par la superposition d'un filtre rouge et d'un filtre bleu, ou par le mélange des deux résines qui constituent un filtre rouge et un filtre bleu, ou encore par une superposition ou un mélange de constituants des filtres correspondant à trois couleurs (rouge vert bleu dans ce cas mais ce pourrait être cyan magenta jaune). Cette courbe est proche de zéro (en tous cas inférieure à 5% du maximum de la courbe RNF) pour toute la lumière visible, jusqu'à une zone de sensibilité dans le proche infrarouge ; cette zone démarre à environ 780 nanomètres (là où le filtre bleu commence à laisser passer le proche infrarouge) et rejoint la courbe RNF vers 820à 850 nanomètres (comme le filtre bleu). La transparence du filtre est d'environ 90% vers 820 nanomètres et proche de 100% à 850 nanomètres. Selon l'invention, on utilise des pixels ayant ces quatre types de filtres, c'est-à-dire trois couleurs et noir, et on dispose sur l'un des verres constituant l'optique de la caméra un filtre interférentiel à bande étroite laissant passer toute la lumière dans la bande de sensibilité du silicium à l'exception des longueurs d'onde situées entre une longueur d'onde rouge pour laquelle les courbes de sensibilité des filtres vert ou bleu commencent à remonter et une longueur d'onde de proche infrarouge pour laquelle les courbes de sensibilité des quatre pixels deviennent très proches les unes des autres du fait que les coefficients de transmission des filtres deviennent pratiquement identiques à 10% près. On sait réaliser des filtres interférentiels très précis ayant des courbes de réponse coupe-bande à bande étroite et précise. Ils sont faits par superposition de couches multiples transparentes, diélectriques, d'indices optiques différents et d'épaisseurs calculées en fonction des valeurs de bande passante à couper. La figure 4 représente d'une part l'allure de la courbe de réponse TF (ligne de points ronds) du filtre interférentiel utilisé selon l'invention et d'autre part les différentes courbes de réponse de sensibilité des pixels en tenant compte de la présence de ce filtre global. L'échelle en ordonnée pour la courbe TF n'est pas la même que pour les courbes de sensibilité des pixels. C'est une échelle en pourcentage allant de 0 à 100%. La transparence est proche de 100% en dehors de la bande filtrée. Elle est proche de zéro dans la bande filtrée. La bande filtrée est, pour les exemples de courbes de réponse des pixels colorés indiqués à la figure 3, entre environ 630 nanomètres et environ 820 nanomètres. La valeur 630 nanomètres représente le minimum de la courbe RG de la figure 3. La valeur 820 nanomètres représente une valeur pour laquelle les transparences des filtres rouge, vert bleu et noir sont pratiquement identiques à 10% près. Les flancs de la courbe de transmission TF à l'endroit de ces fréquences de coupure basse et haute sont de préférence très raides : la transmission passe de préférence de 95% à 5% ou l'inverse en moins de 20 nanomètres. La courbe de transmission représentée sur la figure 4 est une courbe idéale. En pratique, si le filtre interférentiel est réalisé avec 15 à 20 couches diélectriques superposées, la transmission présente une ondulation résiduelle entre 90 et 100% dans la bande transparente et entre 0 et: 5% dans la bande opaque. La courbe de réponse RNF des pixels sans filtre est rappelée sur la figure 4 pour mémoire afin de donner l'échelle de la figure qui est là encore 15 en unités arbitraires de sensibilité. Les courbes de réponse RB et RG des pixels bleu et vert dans la zone située au-dessous de la longueur d'onde de coupure basse du filtre (au-dessous de 630 nanomètres) sont exactement les mêmes qu'à la figure 3 : des pics centrés sur les couleurs respectives. Au-delà de la longueur 20 d'onde de coupure haute du filtre interférentiel (environ 800 nanomètres), les courbes de réponse RB et RG rejoignent la courbe RNF vers 820 nanomètres, les filtres étant pratiquement transparents au-delà de 820 nanomètres. La courbe de réponse RR des pixels rouges comprend maintenant 25 un pic couvrant les longueurs d'onde utiles rouges et s'étendant d'environ 580 nanomètres à environ 630 nanomètres (moins large par conséquent que précédemment). Le pic s'interrompt en effet, dans le sens des longueurs d'onde croissantes, du fait du filtre interférentiel qui le fait passer très rapidement à zéro. La courbe de réponse du pixel rouge au-delà de la 30 longueur d'onde de coupure haute du filtre interférentiel rejoint la courbe RNF vers 820 nanomètres, le filtre rouge étant pratiquement transparent au-delà de 820 nanomètres. Enfin, la courbe de réponse Rlr du filtre noir, pratiquement nulle comme à la figure 3 au-dessous de la bande coupée par le filtre 35 interférentiel, remonte pour les longueurs d'onde plus élevées que la fréquence de coupure haute du filtre interférentiel. Cette courbe Rlr rejoint la courbe RNF du pixel non filtré vers 820 nanomètres comme pour les autres filtres. La caméra selon l'invention fournit à partir de ce capteur : - une image colorée ayant trois composantes de couleur pour chaque point d'image, dont les composantes sont issues d'une soustraction entre d'une part les signaux issus des pixels colorés et d'autre part le signal issu du pixel noir correspondant au même point d'image, - et une image entièrement infrarouge dont les points d'image sont issus du réseau matriciel (ou linéaire) de pixels noirs. Ces deux types d'images sont obtenues simultanément. En éclairage solaire, on dispose d'une image en couleurs et une image infrarouge. En éclairage artificiel également si l'éclairage comporte suffisamment d'infrarouge proche. En éclairage solaire ou artificiel assisté par un éclairage infrarouge spécifique, on dispose également à la fois d'une image colorée et d'une image infrarouge ; l'éclairage spécifique est fait par exemple par une diode électroluminescente qu'on choisira bien sûr avec une longueur d'onde supérieure à la fréquence de coupure haute du filtre interférentiel coupe-bande. Des diodes de longueur d'onde environ 850 nanomètres pourront être utilisées (particulièrement intéressantes dans des applications médicales). Enfin, en prise de vue nocturne assistée par un éclairage spécifique en infrarouge proche, on obtient une image infrarouge. Plus précisément, le traitement des signaux issus des pixels est le suivant : on comprend d'après la figure 4 que le pixel rouge reçoit la lumière ayant traversé le filtre rouge et que les charges générées dans ce pixel proviennent à la fois des longueurs d'onde rouge (au-dessous de 650 nanomètres) et des longueurs d'onde infrarouge au-dessus de 800 nanomètres. Mais le pixel noir reçoit uniquement les longueurs d'onde infrarouge au-dessus de 800 à 820 nanomètres, et pour chacune de ces longueurs d'onde il a pratiquement la même réponse que le pixel rouge parce que la transmission du filtre rouge est pratiquement égale à celle du filtre noir en infrarouge proche. C'est pourquoi en soustrayant purement et simplement le signal Sn issu du pixel noir du signal Sr reçu du pixel rouge, on obtient une composante Cr = Sr-Sn qui représente exactement la lumière rouge reçue. Il en est de même du pixel bleu qui fournit un signal Sb et qui permet d'établir une composante bleue Cb = Sb-Sn du point d'image en soustrayant du signal issu du pixel bleu le signal issu du pixel noir. Là encore, cela résulte de ce que la réponse du pixel noir pour l'infrarouge est pratiquement la même que la réponse du pixel bleu. La même chose peut être dite pour le pixel vert qui fournit un signal Sg pour un point d'image, auquel on soustrait le signal Sn du pixel noir pour le même point d'image, pour obtenir une composante verte Cg=Sg-Sn Le pixel noir quant à lui fournit un signal Sn pour un point d'image et c'est ce signal qui fournit directement la composante infrarouge Cri=Sn pour le point d'image. Ainsi, en simplifiant les choses, on peut considérer que les composantes de couleurs Cr, Cg, Cb, Cn, obtenues par la caméra, se déduisent des signaux Sr, Sg, Sb, Sn fournis par les pixels pour un point d'image par l'équation matricielle suivante : Cr Cg Cb Cn Sr Sg Sb Sn MC Où MC est une matrice de correction de couleurs (incluant l'infrarouge). La caméra comprend un dispositif de traitement de signal numérique, à base de hardware ou de software, qui contient cette matrice et qui effectue la multiplication matricielle des signaux issus des pixels pour délivrer les composantes de couleurs désirées. Dans sa version la plus simple, la matrice de correction de couleurs sera la suivante : 1 0 0 -1~ MC 0 1 0 -1 0 0 1 -1 0 0 0 1 Les coefficients de la diagonale sont égaux à 1. Les coefficients de la dernière colonne qui servent à appliquer un coefficient aux signaux Sn pour établir les composantes Cr, Cg, Cb, Cn sont égaux à -1 sauf le dernier qui est égal à 1. Les coefficients autres que ceux de la diagonale et de la dernière colonne peuvent être nuls dans le cas le plus simple. Cependant, cette matrice de correction peut aussi servir (comme les matrices de correction de caméras classiques) à corriger les couleurs de l'image colorée, soit pour se rapprocher de la sensibilité de l'oeil qui ne correspond pas exactement aux courbes de sensibilités des pixels recouverts de filtres, soit pour tenir compte du spectre de couleurs de la lumière utilisée lors de la prise de vue (soleil, ombre, lampe à incandescence, flash, etc). Dans ce cas, les coefficients qui sont nuls dans la matrice ci-dessus peuvent avoir des valeurs non nulles, et les coefficients de la diagonale peuvent avoir des valeurs qui ne sont pas toutes égales à 1. Par exemple, la matrice suivante permet de compenser le fait que les signaux produits dans le silicium par le vert et par le bleu sont naturellement plus faibles que le signal produit dans le silicium par le rouge. 1 0 0 -1 MC 0 1.2 0 -1.2 0 0 1.4 -1.4 0 0 0 1 On voit que si on a renforcé ou diminué l'influence d'une couleur en rnettant le coefficient correspondant de la diagonale à une valeur autre que 1, il faut aussi modifier le coefficient correspondant de la dernière colonne afin de soustraire d'un pixel de couleur un niveau de pixel noir pris dans les mêmes proportions. Les matrices de correction qui viennent d'être données supposent que le pixel noir fournit dans l'infrarouge exactement le même niveau de signal que les pixels colorés. Si pour une raison ou une autre le pixel noir avait un niveau de sensibilité en infrarouge différent (mais suivant une courbe proportionnelle à celle des autres pixels) , il faudrait en tenir compte pour soustraire une valeur non pas égale à Sn mais proportionnelle à Sn. Les coefficients de la dernière colonne de la matrice en tiendraient compte. De même, si les pixels colorés avaient dans l'infrarouge des niveaux de sensibilité différents les uns des autres (mais selon une courbe proportionnelle à celle du pixel noir), la matrice de correction devrait en tenir compte également. Dans ce qui précéde on a considéré que chaque point d'image comprend quatre pixels qui sont trois pixels colorés et un pixel noir, les points d'image voisins comportant chacun quatre autres pixels semblables à ceux du premier point. Ceci a été représenté aux figures 1 et 2. On peut cependant aussi imaginer que le pixel infrarouge est partagé entre plusieurs points d'image si on souhaite que globalement la matrice ait plus de pixels colorés que de pixels infrarouge, par exemple plus de pixels verts. Les pixels infrarouge seraient alors plus dispersés dans la matrice et la soustraction pour les pixels colorés se ferait avec le pixel infrarouge le plus proche du point d'image considéré. L'invention est applicable si les pixels sont disposés en quinconce 20 ou ont une disposition non carrée : les pixels peuvent être agencés en forme d'hexagones s'emboîtant les uns dans les autres. La figure 5 rappelle le principe de la caméra selon l'invention : le capteur au silicium 10, ayant au moins trois pixels revêtus de filtres colorés et un pixel noir pour définir un point d'image, reçoit une image lumineuse à 25 travers une optique globalement désignée par 12. L'optique comprend au moins un élément 14 sur lequel est déposé en couche mince un filtre interférentiel coupe-bande 16 interrompant la lumière dans une bande qui est par exemple de 640 à 790 nanomètres, ou même un peu plus large comme par exemple de 630 à 820 nanomètres. Les signaux électriques issus du 30 capteur pour chaque point d'image sont des signaux Sr, Sg, Sb pour les pixels revêtus de filtres colorés, et un signal Sn pour le pixel correspondant noir. Ces signaux sont traités dans un dispositif de traitement électronique matériel ou logiciel 20 qui comporte une fonction de correction de couleurs matricielle impliquant une colonne de trois coefficients négatifs et un 35 coefficient positif. Ce dispositif produit pour chaque point d'image quatre composantes qui sont trois composantes colorées Cr, Cg, Cb correspondant aux trois couleurs des pixels colorés et une composante infrarouge Cn. La composante infrarouge est séparée pour permettre le stockage et/ou la visualisation d'une image infrarouge IMIr ; les trois composantes colorées sont utilisées simultanément pour permettre le stockage ou la visualisation d'une image en couleurs IMC. On notera que les soustractions de signal effectuées pour éliminer la composante infrarouge dans les pixels colorés tendent à augmenter le bruit. On compense ce défaut en utilisant des pixels d'efficacité quantique élevée, et plus particulièrement des pixels sur substrat de silicium aminci éclairé par la face arrière tels que décrits par exemple dans le brevet US 7 217 590. Les pixels sont formés sur la face avant d'un substrat de silicium dont la face arrière est amincie jusqu'à moins de 10 micromètres d'épaisseur, la face arrière étant placée derrière l'optique de la caméra pour un éclairage par la face arrière. REVENDICATIONS1. Caméra en couleurs comportant : - un capteur ayant, pour chaque point d'image, un groupe de pixels recouverts de filtres individuels, parmi lesquels trois pixels sont des pixels dits pixels colorés, sensibles à une couleur visible respective et revêtus de filtres respectifs laissant passer principalement cette couleur visible, et un pixel est un pixel dit pixel noir, revêtu d'un filtre laissant passer l'infrarouge et ne laissant pas passer la lumière visible, - une optique comportant un filtre interférentiel coupe-bande laissant passer la lumière visible et l'infrarouge sauf dans une bande étroite commençant immédiatement au-delà des longueurs d'onde visibles et se terminant à une longueur d'onde pour laquelle le pouvoir de transmission des filtres colorés est pratiquement le même pour les trois filtres colorés et pour le pixel noir, - des circuits de traitement de signal fournissant simultanément une première image complète en infrarouge issue des pixels noirs et une deuxième image complète en couleurs établie pour chaque couleur à partir de la soustraction entre un signal issu d'un pixel coloré correspondant à un point d'image et un signal provenant du pixel noir correspondant à ce même point d'image. 2. Caméra selon la revendication 1, caractérisée en ce que les circuits de traitement comportent des moyens de multiplication matricielle comprenant une matrice de correction de couleurs de dimension 4x4 qui fait correspondre à un ensemble de quatre signaux issus de trois pixels colorés et d'un pixel noir un ensemble de quatre composantes de sortie correspondant respectivement aux trois couleurs et à l'infrarouge, la matrice ayant une colonne comportant trois coefficients négatifs et un coefficient égal positif. 3. Caméra selon la revendication 2, caractérisé en ce que la matrice comporte une ligne ayant trois zéros et un 1, cette ligne établissant la composante infrarouge destinée à produire l'image infrarouge. 4. Caméra selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le filtre interférentiel coupe la lumière dans une bande d'au-moins 640 à 790 nanomètres, de préférence 630 à 820 nanomètres, et transparent en dehors de cette bande. 5. Caméra selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le capteur est un capteur matriciel revêtu d'une mosaïque de filtres colorés et noirs. 6. Caméra selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le capteur est un capteur linéaire ou multilinéaire comportant des bandes parallèles de filtres de couleur et une bande de filtre noir parallèle aux filtres de couleur. 15 7. Caméra selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la transmission des filtres colorés pour des longueurs d'onde au-delà de la bande de coupure du filtre interférentiel est d'au moins 90% pour les trois filtres colorés et pour le filtre noir. 8. Caméra selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le filtre noir comprend une superposition ou le mélange de constituants d'un filtre rouge et d'un filtre bleu. 25 9. Caméra selon la revendication 8, caractérisé en ce que le filtre noir comprend une superposition ou le mélange de constituants des filtres correspondant aux trois couleurs. 10. Caméra selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en 30 ce que les pixels sont formés sur la face avant d'un substrat de silicium dont la face arrière est amincie jusqu'à moins de 10 micromètres d'épaisseur, la face arrière étant placée derrière l'optique de la caméra pour un éclairage par Ila face arrière. 20 35