Brevet FR3088448A1 — publié le 20200515

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale le domaine des éléments capables de modifier le spectre de la lumière par filtration de longueurs d'onde. Elle concerne plus particulièrement un dispositif de capture d'image, disposé par exemple à l'intérieur d'un véhicule, ainsi qu'une caméra infrarouge associée. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Depuis plusieurs années, de nombreux systèmes d'aide à la conduite sont développés dans l'habitacle de véhicule afin d'améliorer la sécurité et le confort des conducteurs. On connaît par exemple des dispositifs de capture d'image comprenant une source d'illumination infrarouge et une caméra sensible à l'infrarouge. La caméra sensible à l'infrarouge est capable d'acquérir une information sur le conducteur et/ou l'habitacle du véhicule lorsque le véhicule est en fonctionnement. La source d'illumination infrarouge a l'avantage d'émettre un rayonnement infrarouge invisible à l'ceil qui ne perturbe pas la conduite du conducteur. Le dispositif de capture d'image permet par exemple de recueillir des informations sur le niveau de somnolence du conducteur même lorsqu'il conduit de nuit. Généralement, un filtre passe-bande est positionné entre l'objectif et le capteur de la caméra. Ce filtre passe-bande est conçu de sorte à ne laisser passer que le rayonnement utile provenant de la source d'illumination infrarouge. La lumière ambiante parasite est filtrée de façon à ce que la caméra soit la moins possible sensible aux variations de lumière extérieure. Les filtres passe-bandes sont par exemple des filtres interférentiels ou des miroirs dichroïques qui ont l'inconvénient d'être, pour la plupart, onéreux. Cela vient de plus rajouter un élément supplémentaire à considérer dans la conception mécanique de la caméra. En outre, le filtre passe-bande présente comme autre inconvénient un 30 décalage de la largeur spectrale de la bande passante qui dépend de nombreux paramètres tels que la température ambiante ou l'angle d'incidence du rayonnement infrarouge. OBJET DE L'INVENTION Afin de remédier à l'inconvénient précité de l'état de la technique, la 2 présente invention propose un dispositif de capture d'image comprenant une vitre, un capteur optique et au moins un élément optique de collimation interposé entre ladite vitre et ledit capteur optique, caractérisé en ce que la vitre assure une fonction de filtre passe-haut en longueur d'onde avec une longueur d'onde de 5 coupure Ac à 10% de transmission du rayonnement infrarouge incident, la longueur d'onde de coupure Ac étant située dans l'infrarouge de manière à atténuer une partie du rayonnement infrarouge incident et à transmettre une autre partie du rayonnement infrarouge incident, et en ce que le capteur optique a une sensibilité décroissante lorsque la longueur d'onde croît dans l'infrarouge. 10 La vitre forme un filtre passe-haut en longueur d'onde. La vitre atténue une partie du rayonnement infrarouge tout en laissant passer une autre partie du rayonnement infra-rouge incident. Le capteur optique possède une sensibilité décroissante en fonction de la longueur d'onde dans l'infrarouge. En combinant la vitre et le capteur optique, le capteur optique est ainsi capable de fonctionner dans 15 une bande passante spectrale bien définie, sans adjonction d'un filtre dédié. Le dispositif de capture d'image offre ainsi l'avantage de s'affranchir de l'utilisation d'un filtre passe bande souvent onéreux et potentiellement encombrant. Le dispositif de capture d'image peut comprendre une source 20 d'illumination infrarouge. La source d'illumination infrarouge émet un rayonnement à des longueurs d'onde supérieures à la longueur d'onde de coupure 1£C de la vitre. La vitre peut être réalisée en polycarbonate. En pratique, un boitier renferme le capteur optique et l'élément optique 25 de collimation. Le boîtier peut ainsi présenter une ouverture fermée par la vitre. Ledit au moins un élément optique de collimation est par exemple capable de former une image sur le capteur optique. La longueur d'onde de coupure de la vitre peut par exemple être comprise entre 750 nm et 1050 nm. Plus particulièrement, la longueur d'onde de coupure de la vitre peut par exemple être comprise entre 775 nm et 910 nm. L'invention propose également une caméra infrarouge comprenant le dispositif de capture d'image susmentionné. 3 DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. 5 Sur les dessins annexés : - la figure 1 représente schématiquement une vue éclatée des principaux éléments d'un dispositif de capture d'image conforme à l'invention, - la figure 2 est une courbe de transmission d'une vitre du dispositif de capture d'image conforme à l'invention en fonction de la longueur d'onde du 10 rayonnement incident, et - la figure 3 est un graphique représentant l'évolution de la sensibilité d'un capteur optique en fonction de la longueur d'onde du rayonnement incident. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement en vue éclatée les principaux éléments du dispositif de capture d'image 10 conforme à l'invention. Un 15 tel dispositif (qui peut alors faire partie d'une caméra infrarouge) est par exemple embarqué au sein d'un véhicule. Le dispositif de capture d'image 10 comprend un boîtier 1, 5, un circuit imprimé 2, au moins un élément optique de collimation 4, et une vitre 6. Le circuit imprimé 2 porte au moins une source d'illumination infrarouge 20 21 et un capteur optique 22. Le boîtier comprend ici une face avant 5 et une face arrière 1. La face avant 5 du boîtier est destinée à être orientée face à l'habitacle du véhicule. Le boîtier 1, 5 peut alors être conçu de sorte à être intégré dans l'habitacle du véhicule, par exemple dans une région voisine d'une partie supérieure du pare- 25 brise du véhicule ou dans une région voisine du tableau de bord (éventuellement derrière le volant). Le boîtier permet de dissimuler et protéger les éléments du dispositif de capture d'image tels que le capteur optique 22, la source d'illumination 21, le circuit imprimé 2, et l'élément optique de collimation 4. La face avant 5 du boîtier peut par exemple comprendre au moins une 30 ouverture 51 alignée dans la direction de la source d'illumination 21 de manière à laisser se propager au travers de cette ouverture 51 le rayonnement émis par la source d'illumination. Sur la figure 1, on a par exemple représenté deux ouvertures 51 disposées sur la face avant 5 du boîtier du dispositif de capture d'image 10, 4 situées respectivement au droit de deux sources d'illumination infrarouge 21. La face arrière 1 et la face avant 5 du boîtier peuvent être maintenues l'une à l'autre en pratique par des vis de serrage ou des rivets. Le circuit imprimé 2 peut porter à la fois la source d'illumination 21 et le 5 capteur optique 22 comme illustré sur la figure 1. La source d'illumination est disposée de manière à illuminer une partie de l'habitacle du véhicule (généralement une partie de l'habitacle où est situé le conducteur du véhicule ou un passager du véhicule dans les phases de fonctionnement du véhicule). La source d'illumination 21 est par exemple une diode électroluminescente émettant 10 un rayonnement infrarouge. Comme bien visible sur la figure 1, le circuit imprimé 2 est ici disposé entre la face arrière 1 du boîtier et l'élément optique de collimation 4. Le capteur optique 22 est par exemple un capteur bidimensionnel capable d'acquérir des données bidimensionnelles représentatives d'une partie de 15 l'habitacle du véhicule et/ou d'une partie du corps du conducteur (ou d'un passager). En variante, le capteur optique 22 peut être un capteur tridimensionnel capable d'acquérir des données tridimensionnelles représentatives de l'habitacle du véhicule et/ou du conducteur. Le capteur optique 22 est ici sensible à un rayonnement pour une 20 gamme de longueur d'onde comprise entre 300 nm et 1000 nm. Plus particulièrement, le capteur optique 22 est notamment sensible au rayonnement infrarouge, c'est-à-dire en pratique pour une gamme de longueur d'onde comprise entre 700 nm et 1050 nm. L'élément optique de collimation 4 est interposé entre ladite vitre 6 et 25 ledit capteur optique 22. L'élément optique de collimation 4 peut être disposé sur un support 3 de sorte à être maintenu mécaniquement à l'intérieur du boîtier 1, 5. L'élément optique de collimation 4 est adapté pour former, sur le capteur optique 22, une image de l'environnement situé face au dispositif de capteur 10, ici une partie de l'habitacle du véhicule. L'élément optique de collimation 4 est par 30 exemple une lentille convergente. L'élément optique de collimation 4 peut comprendre un ensemble de plusieurs lentilles successives. La face avant 5 du boîtier comprend une autre ouverture 52 alignée avec l'élément optique de collimation 4 et le capteur optique 22. Ladite autre ouverture de la face avant 5 du boîtier est adaptée pour recevoir le rayonnement issu de 5 l'habitacle du véhicule en direction du capteur optique 4 (et à travers l'élément optique de collimation 4). Pour faciliter la conception du dispositif de capture d'image, la vitre 6 peut être disposée sur la face avant 5 du boîtier, comme illustré sur la figure 1. 5 La vitre 6 assure une fonction de filtre passe-haut en longueur d'onde avec une longueur d'onde de coupure itc à 10% de transmission du rayonnement infrarouge incident. La longueur d'onde de coupure à 10% de transmission du rayonnement infrarouge incident correspond à la longueur d'onde où le taux de transmission du rayonnement infrarouge incident est de 10%. La longueur d'onde 10 de coupure ÀC est située dans l'infrarouge de manière à atténuer une partie du rayonnement infrarouge tout en laissant passer une autre partie du rayonnement infra-rouge incident. La vitre est ici réalisée en polycarbonate. A titre d'exemple, la figure 2 représente la courbe de transmission de la vitre 6 (utilisée dans le dispositif de capture d'image présenté sur la figure 1) en 15 fonction la longueur d'onde du rayonnement incident. La longueur d'onde de coupure Àc est comprise entre 750 nm et 1050 nm. Ici, sur la figure 2, la longueur d'onde de coupure Àc vaut par exemple 800 nm. La vitre 6 est ainsi capable d'atténuer une partie du rayonnement infrarouge dans une bande spectrale déterminée en fonction de la longueur 20 d'onde de coupure, ici dans une bande spectrale comprise entre 700 nm et 830 nm (si l'on considère une atténuation correspondant à un taux de transmission de 50%). En particulier, la vitre 6 atténue les rayonnements infrarouge de longueur d'onde inférieure à la longueur d'onde de coupure )^.c, soit les rayonnements de longueur d'onde comprise entre 700 nm et la longueur d'onde de coupure À.c. En 25 outre, du fait de la longueur d'onde de coupure utilisée, la vitre arrête les rayonnements de longueur d'onde inférieure à 700 nm, c'est-à-dire les rayonnements situés dans le visible. La longueur d'onde de coupure peut par exemple être comprise entre 760 nm et 790 nm lorsque la source d'illumination infrarouge 21 émet un 30 rayonnement infrarouge à 850 nm. En variante, la longueur d'onde de coupure peut par exemple être comprise entre 850 nm et 880 nm lorsque la source d'illumination infrarouge 21 émet un rayonnement infrarouge à 940 nrn. Selon une autre variante, la longueur d'onde de coupure peut par exemple être comprise 6 entre 890 nm et 920 nm lorsque la source d'illumination infrarouge 21 émet un rayonnement infrarouge à 940 nm. Pour des valeurs de longueur d'onde supérieures à la longueur d'onde de coupure de la vitre, la vitre transmet une partie du rayonnement infrarouge. Ici 5 par exemple, au-dessus de 830 nm, la vitre 6 transmet une partie substantielle du rayonnement infrarouge incident, Le en pratique la vitre 6 transmet plus de 50% du rayonnement infrarouge incident. La figure 3 est un graphique représentant l'évolution de la sensibilité du capteur optique 22 en fonction de la longueur d'onde du rayonnement incident. Ici, 10 le rayonnement incident a une largeur spectrale qui s'étend du visible à l'infrarouge et le capteur optique correspond à un capteur optique standard sensible notamment à certains rayonnements situés dans l'infrarouge. La sensibilité du capteur optique est estimée en mesurant l'efficacité quantique du capteur optique recevant le rayonnement incident. 15 On observe que la courbe de sensibilité du capteur optique est croissante sur l'intervalle des longueurs d'onde comprises entre 350 nm et 550 nm. La courbe de sensibilité optique atteint un maximum d'efficacité quantique proche de 70% lorsque le rayonnement incident a une longueur d'onde proche de 550 nm. 20 La courbe de sensibilité du capteur optique est décroissante sur l'intervalle de longueurs d'onde comprises entre 550 nm et 1150 nm. En particulier, le capteur optique 22 a une sensibilité décroissante en fonction de la longueur d'onde dans l'infrarouge. En outre, dans l'exemple représenté ici, la sensibilité du capteur optique 25 est quasiment nulle (avec une efficacité quantique inférieure à 10% dans le cas décrit ici) pour les longueurs d'onde infrarouge supérieures ou égales à 1 pm. Le capteur optique n'est donc pas sensible aux longueurs d'onde infrarouge supérieures ou égales à 1 pm. Le capteur optique joue donc le rôle d'un filtre passe bas en longueur 30 d'onde pour une partie du rayonnement infrarouge. En combinant la vitre (qui forme un filtre passe-haut en longueur d'onde et atténue une partie du rayonnement infrarouge tout en laissant passer une autre partie du rayonnement infrarouge incident) et le capteur optique (qui possède une sensibilité décroissante en fonction de la longueur d'onde dans l'infrarouge), le 7 capteur optique fonctionne dans une bande passante bien définie, sans adjonction d'un filtre dédié. La source d'illumination infrarouge 21 émet à des longueurs d'onde supérieures à la longueur d'onde de coupure X de la vitre 6. Ici par exemple la 5 source d'illumination infrarouge possède une plage d'émission centrée autour de 850 nm (ou REVENDICATIONS1. Dispositif de capture d'image comprenant une vitre (6), un capteur optique (22) et au moins un élément optique de collimation (4) interposé entre ladite vitre (6) et ledit capteur optique (22), caractérisé en ce que : - la vitre (6) assure une fonction de filtre passe-haut en longueur d'onde avec une longueur d'onde de coupure itc à 10% de transmission du rayonnement infrarouge incident, la longueur d'onde de coupure 2k étant située dans l'infrarouge de manière à atténuer une partie du rayonnement infrarouge incident et à transmettre une autre partie du rayonnement infrarouge incident, et en ce que - le capteur optique (22) a une sensibilité décroissante lorsque la longueur d'onde croît dans l'infrarouge. 2. Dispositif de capture d'image selon la revendication 1, comprenant une source d'illumination (21) infrarouge. 3. Dispositif de capture d'image selon la revendication 2, dans lequel la source d'illumination (21) infrarouge émet un rayonnement à des longueurs d'onde supérieures à la longueur d'onde de coupure Àc de la vitre. 4. Dispositif de capture d'image selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la vitre (6) est réalisée en polycarbonate. 5. Dispositif de capture d'image selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel un boitier (1, 5) renferme le capteur optique (22) et l'élément optique de collimation (4), le boîtier (1, 5) présentant une ouverture (52) fermée par la vitre (6). 6. Dispositif de capture d'image selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel ledit au moins un élément optique de collimation (4) est capable de former une image sur le capteur optique (22). 7. Dispositif de capture d'image selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la longueur d'onde de coupure Àc de la vitre est comprise entre 750 nm et 1050 nm. 8. Dispositif de capture d'image selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel la longueur d'onde de coupure Àc de la vitre est comprise entre 775 nm et 910 nm. 9. Caméra infrarouge comprenant un dispositif de capture d'image selon l'une des revendications 1 à 8.