Brevet FR3065132A1 — publié le 20181012

Dispositif et procédé d'imagerie multispectrale dans l'infrarouge ETAT DE L'ART Domaine technique La présente invention concerne un dispositif et un procédé d'imagerie multispectrale dans l'infrarouge. Etat de l'art Dans le visible ou le proche infrarouge, différents moyens sont connus pour la formation d'images en couleur au moyen de caméras numériques de type CCD ou CMOS. Il est possible par exemple d'utiliser des moyens de séparation spectrale pour former sur plusieurs détecteurs des images respectivement dans différentes bandes spectrales. Il est connu également de placer une roue à filtres devant la caméra et d'acquérir séquentiellement une série d'images dans différentes bandes spectrales. Dans chacun de ces cas, l'image en couleur est reconstruite à partir des différentes images acquises dans les différentes bandes spectrales. La technique la plus utilisée est cependant la structuration du plan focal pour former une mosaïque de filtres pixellisés, par exemple sous forme d'une structuration dite « structuration de Bayer » (décrite dans le brevet US 3971065) qui permet d'acquérir simultanément et avec un seul détecteur des images dans des différentes bandes spectrales afin de reproduire au plus près la vision de l'oeil humain. Pour ce faire, des filtres rouge, vert et bleu sont positionnés au niveau de chacun des détecteurs élémentaires de la caméra (ou « pixels ») sous forme d'une mosaïque de 4 filtres pixellisés (un rouge, 2 verts, un bleu), ce motif étant reproduit sur toute la surface du détecteur. Un algorithme de « démosaïquage » permet ensuite de reconstruire l'image en couleur. Les filtres pixellisés sont généralement réalisés dans le proche infrarouge sous forme de structures multicouches formant des filtres interférentiels (voir par exemple M. Lequime et al., « 2> REVENDICATIONS1. Dispositif (20) d'imagerie multispectrale dans l'infrarouge adapté pour la détection à au moins une première et une deuxième longueur d'onde de détection comprenant : - une matrice de détection (23) comprenant un ensemble de détecteurs élémentaires (23i) de dimensions prédéterminées formant un champ image de dimensions données; - une optique (22) de formation d'image présentant un nombre d'ouverture (N) et une distance focale (F) donnés, adaptés pour la formation en tout point du champ image d'une tache élémentaire de focalisation, ladite tache de focalisation recouvrant un ensemble d'au moins deux détecteurs élémentaires juxtaposés; - une matrice (24) de filtres élémentaires à résonance de mode guidé métallo- diélectriques (24i), agencée devant la matrice de détection (23) à une distance inférieure à une profondeur de foyer de l'optique de formation d'image, les dimensions des filtres élémentaires étant adaptées de telle sorte que chaque tache élémentaire de focalisation formée en chaque point du champ image recouvre au moins deux filtres élémentaires, lesdits filtres élémentaires étant optimisés pour la transmission passe bande dans des bandes spectrales centrées sur deux longueurs d'onde centrales différentes, égales à deux desdites longueurs d'onde de détection. 2. Dispositif d'imagerie multispectrale dans l'infrarouge selon la revendication 1, dans lequel au moins un desdits filtres élémentaires présente une acceptance angulaire mesurée en ondes planes supérieure ou égale à l'angle de bord de champ du dispositif, où l'angle de bord de champ est défini comme l'angle du rayon le plus incliné destiné à atteindre la matrice de détecteurs élémentaires par rapport à la direction normale à ladite matrice de détecteurs élémentaires. 3. Dispositif d'imagerie multispectrale dans l'infrarouge selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chacun desdites filtres élémentaires présente des dimensions sensiblement identiques à celles d'un détecteur élémentaire. 4. Dispositif d'imagerie multispectrale dans l'infrarouge selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits filtres élémentaires (24i) de la matrice (24) de filtres élémentaires sont arrangés sous forme de zones (Zi), chaque zone comprenant au moins deux filtres élémentaires optimisés pour la transmission passe bande dans des bandes 3065132 24 spectrales centrées sur deux longueurs d'onde centrales différentes, et présentant des dimensions supérieures à celles de la tache de focalisation. 5. Dispositif d'imagerie multispectrale dans l'infrarouge selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la matrice (24) de filtres élémentaires comprend au 5 moins un filtre élémentaire à résonance de mode guidé de type DMG, comprenant un guide d'onde en matériau diélectrique et deux réseaux métalliques de part et d'autre du guide d'onde en matériau diélectrique. 6. Dispositif d'imagerie multispectrale dans l'infrarouge selon la revendication 5, dans lequel le filtre élémentaire à résonance de mode guidé de type DMG est suspendu et les deux 10 réseaux métalliques sont identiques. 7. Dispositif d'imagerie multispectrale dans l'infrarouge selon la revendication 5, dans lequel le filtre élémentaire à résonance de mode guidé de type DMG est déposé sur un substrat en matériau diélectrique et les deux réseaux métalliques du filtre élémentaire sont différents. 15 8. Dispositif d'imagerie multispectrale dans l'infrarouge selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la matrice de filtres élémentaires comprend au moins un filtre élémentaire à résonance de mode guidé avec métallisation unique en face avant, comprenant un guide d'onde en matériau diélectrique déposé sur un substrat et, sur la face opposée au substrat, un double réseau métallique. 20 9. Dispositif d'imagerie multispectrale dans l'infrarouge selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la matrice (24) de filtres élémentaires comprend au moins un filtre élémentaire à résonance de mode guidé de type « bi atome », dans lequel ledit au moins un réseau métallique présente un motif avec au moins deux ouvertures de dimensions différentes. 25 10. Procédé d'imagerie multispectrale dans l'infrarouge adapté pour la détection à au moins une première et une deuxième longueur d'onde de détection comprenant : - la formation d'une image d'une scène au moyen d'une optique de formation d'image d'ouverture (N) donnée et l'acquisition de ladite image au moyen d'une matrice de détection comprenant un ensemble de détecteurs élémentaires 3065132 25 de dimensions prédéterminées formant un champ image de dimensions données, l'optique de formation d'image (22) formant en tout point du champ image une tache élémentaire de focalisation recouvrant un ensemble d'au moins deux détecteurs élémentaires juxtaposés; 5 le filtrage de faisceaux lumineux focalisés par ladite optique de formation d'image au moyen d'une matrice (24) de filtres élémentaires à résonance de mode guidé métallo-diélectriques, agencée devant la matrice de détection (23) à une distance inférieure à une profondeur de foyer de l'optique de formation d'image de telle sorte que chaque tache élémentaire de focalisation formée en 10 chaque point du champ image recouvre au moins deux filtres élémentaires, lesdits filtres élémentaires étant optimisés pour la transmission passe bande dans des bandes spectrales centrées sur deux longueurs d'onde centrales différentes, égales à deux desdites longueurs d'onde de détection.