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DESCRIPTION
Dispositif d'imagerie infrarouge
Domaine technique
[0001] La présente description concerne de façon générale le
domaine de l'imagerie infrarouge et concerne en particulier
une caméra infrarouge dans lequel une image est détectée par
ladite caméra infrarouge à travers un hublot transparent aux
rayonnements infrarouges.
Technique antérieure
[0002] Dans le domaine de l'imagerie infrarouge, on peut
utiliser une caméra infrarouge ou "caméra IR", adaptée à
capturer des images thermiques d'une scène. Une caméra IR
comprend en général un agencement de détecteurs sensibles à
l'infrarouge formant une matrice de pixels. Chaque pixel de
la matrice de pixels convertit une température mesurée au
niveau du pixel en un signal de tension correspondant, qui
est converti par un convertisseur numérique-analogique (ADC)
en un signal de sortie numérique. Un micro-bolomètre est un
exemple de pixel utilisé pour une caméra infrarouge non
refroidie à matrice de pixels, adaptée à capturer des images
thermiques d'une scène.
[0003] Dans certaines applications, une caméra IR peut être
positionnée dans une enceinte, ou a minima être disposée
derrière une paroi de sorte que les rayonnements sont détectés
par la caméra IR au travers de la paroi. Cette paroi peut
être inclinée selon un angle non nul par rapport à la
verticale. Lorsque le matériau de la paroi n'est pas
transparent aux rayonnements IR, la paroi est munie d'un
élément transparent aux rayonnements IR, par exemple un hublot,
ce hublot étant positionné de manière à ce que la caméra IR
puisse recevoir les rayonnements IR au travers dudit hublot.
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Généralement, un tel hublot présente des dimensions latérales
les plus réduites possible.
[0004] Cependant, lorsque la paroi est inclinée, le hublot
l'est également. La présence d'un hublot incliné dont la
pupille est réduite peut générer un phénomène de vignettage
non souhaité sur l'image capturée par la caméra IR, c'est-à-
dire une diminution de la luminosité sur les bords de l'image
(dit autrement, une augmentation de l'opacité sur les bords
de l'image). Le phénomène peut s'aggraver lorsque la distance
entre le hublot et la caméra IR augmente.
Résumé de l'invention
[0005] Il existe un besoin de maîtriser le phénomène de
vignettage d'une caméra infrarouge destinée à être
positionnée derrière une paroi inclinée.
[0006] Un mode de réalisation pallie tout ou partie des
inconvénients précités.
[0007] Un mode de réalisation prévoit un dispositif
d'imagerie infrarouge comprenant une caméra infrarouge ayant
un axe optique, ladite caméra étant destinée à détecter un
rayonnement infrarouge dans une gamme spectrale à travers un
élément transparent audit rayonnement infrarouge, l'élément
transparent étant incliné d'un angle d'inclinaison supérieur
à 0 et inférieur à 900 ou inférieur à 0 et supérieur à -900
par rapport à une direction de capture d'image ;
le dispositif comprenant en outre un élément réfracteur
transparent au rayonnement infrarouge dans la gamme spectrale
et apte à être positionné entre l'élément transparent et la
caméra infrarouge, ledit élément réfracteur comprenant une
facette de sortie virtuelle de l'élément réfracteur,
correspondant à une facette de sortie de l'élément réfracteur
dans un diagramme tunnel dudit élément réfracteur, ladite
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facette de sortie virtuelle étant sensiblement parallèle à
une facette d'entrée de l'élément réfracteur.
[0008] L'élément transparent comprend deux faces, une face
d'entrée et une face de sortie, de préférence sensiblement
planes et parallèles entre elles.
[0009] Selon un mode de réalisation, la facette d'entrée est
adaptée à réfracter un rayon infrarouge de la gamme spectrale
pénétrant dans l'élément réfracteur, et est destinée à être
positionnée en regard de l'élément transparent, la facette de
sortie est adaptée à réfracter le rayon infrarouge sortant de
l'élément réfracteur, et est positionnée en regard de la
caméra infrarouge, l'élément réfracteur comprenant en outre
au moins une facette intermédiaire adaptée à réfléchir le
rayon infrarouge entre la facette d'entrée et la facette de
sortie.
[0010] Selon un mode de réalisation, la surface intérieure
de la facette intermédiaire est recouverte d'un revêtement
réfléchissant adapté à augmenter la réflexion du rayonnement
infrarouge sur ladite surface intérieure, par exemple un
revêtement métallique.
[0011] Selon un mode de réalisation, la facette intermédiaire
comprend au moins une surface adaptée à corriger des
aberrations optiques, par exemple une surface non régulière,
du type free-form, par exemple non axisymétrique.
[0012] Selon un mode de réalisation, l'élément réfracteur et
la caméra infrarouge sont positionnés relativement l'un par
rapport à l'autre de sorte que l'axe optique réfracté de
l'élément réfracteur est sensiblement parallèle à, ou
coïncide sensiblement avec, l'axe optique de la caméra
infrarouge.
[0013] Selon un mode de réalisation, l'axe optique de la
caméra infrarouge est décalé d'une distance relativement à
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l'axe optique réfracté de l'élément réfracteur dans une
direction perpendiculaire audit axe optique réfracté.
[0014] Selon un mode de réalisation, la surface extérieure
de la facette d'entrée et/ou la surface extérieure de la
facette de sortie est recouverte d'un revêtement antireflet.
[0015] Selon un mode de réalisation, l'élément réfracteur est
un prisme. Selon un exemple, le prisme ne génère pas de
dispersion chromatique.
[0016] Selon un mode de réalisation particulier, le prisme
est du type prisme de Dove, ledit prisme présentant une forme
de pyramide à base rectangulaire tronquée comprenant une
première base, une deuxième base de surface inférieure à
ladite première base, un premier plan latéral reliant les
première et deuxième bases et incliné d'un premier angle par
rapport à la première base, un deuxième plan latéral reliant
les première et deuxième bases, en regard du premier plan
latéral et incliné d'un deuxième angle par rapport à la
première base, le deuxième angle étant l'opposé du premier
angle, le premier angle étant supérieur à 0 et inférieur à
90 , par exemple compris entre 30 et 60 , le premier plan
latéral formant la facette d'entrée, le deuxième plan latéral
formant la facette de sortie, et la première base formant la
facette intermédiaire.
[0017] Selon un mode de réalisation particulier, le prisme
est un demi-pentaprisme du type prisme de Bauernfeind, ledit
prisme comprenant une base formant la facette d'entrée, un
premier plan latéral disposé en regard de la base et formant
la facette intermédiaire, et un deuxième plan latéral reliant
la base et le premier plan latéral et formant la facette de
sortie. Selon un exemple, les facettes sont orientées les
unes par rapport aux autres de sorte à ce qu'un rayon
infrarouge est réfracté à travers la facette d'entrée suivant
un angle égal à l'angle d'incidence de la facette de sortie.
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[0018] Selon un mode de réalisation, la facette d'entrée de
l'élément réfracteur présente une surface supérieure ou égale
à la surface de l'élément transparent.
[0019] Selon un mode de réalisation, la facette d'entrée de
l'élément réfracteur est sensiblement parallèle à l'élément
transparent.
[0020] Selon un mode de réalisation, la facette de sortie
présente une surface sensiblement égale à la surface de la
facette d'entrée.
[0021] Selon un mode de réalisation, la facette de sortie
présente une surface inférieure à la surface de la facette
d'entrée.
[0022] Selon un mode de réalisation, la caméra infrarouge
comprend en outre au moins une lentille et une monture de
lentille, ladite au moins une lentille étant maintenue par
ladite monture de lentille, au moins une lentille et/ou la
monture de lentille comprenant une face tronquée adaptée à
être positionnée en regard de la facette de sortie de
l'élément réfracteur, la face tronquée étant par exemple
sensiblement parallèle à la facette de sortie.
[0023] Selon un mode de réalisation, la caméra infrarouge
comprend :
- au moins une lentille et une monture de lentille, ladite au
moins une lentille étant maintenue par ladite monture de
lentille ;
- un capteur d'image sensible au rayonnement infrarouge de la
gamme spectrale ;
le capteur d'image et la au moins une lentille définissant
l'axe optique de la caméra infrarouge, le capteur d'image
étant disposé sensiblement dans le plan focal image de ladite
au moins une lentille.
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[0024] Selon un mode de réalisation particulier, la au moins
une lentille est entourée au moins partiellement par la
monture de lentille.
[0025] Selon un mode de réalisation, l'élément transparent
est entouré par une monture et est adapté à être inséré avec
ladite monture dans l'ouverture d'une paroi, au moins une
partie de la paroi dans laquelle l'élément transparent est
inséré étant inclinée du même angle d'inclinaison que
l'élément transparent.
[0026] L'élément transparent est de préférence inclus dans
le volume libéré par l'ouverture de la paroi, c'est-à-dire le
volume correspondant à l'ouverture de la paroi. Par exemple,
l'élément transparent ne dépasse pas latéralement de part et
d'autre de l'ouverture.
[0027] De préférence, la paroi est inclinée de l'angle
d'inclinaison autour de l'ouverture. Par exemple, la paroi
est entièrement inclinée de l'angle d'inclinaison.
[0028] Selon un mode de réalisation particulier, le
dispositif comprend un moyen d'accrochage de l'élément
réfracteur adapté à accrocher ledit élément réfracteur à la
paroi ou à la monture.
[0029] Selon un mode de réalisation particulier, le
dispositif comprend un élément d'interface adapté à réaliser
une interface entre la caméra infrarouge et la monture, ledit
élément d'interface étant en outre adapté à maintenir
l'élément réfracteur entre l'élément transparent et la caméra
infrarouge.
[0030] Selon un mode de réalisation, au moins une surface
intérieure de l'élément d'interface est conformée de manière
à diminuer l'émission de rayonnements infrarouges par ledit
élément d'interface vers la caméra.
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[0031] Selon un mode de réalisation, au moins une surface
intérieure de l'élément d'interface est en un matériau adapté
à diminuer l'émission de rayonnements infrarouges par ledit
élément d'interface vers la caméra.
[0032] Selon un mode de réalisation, au moins une surface
intérieure de l'élément d'interface est recouverte d'un
revêtement adapté à diminuer l'émission de rayonnements
infrarouges par ledit élément d'interface vers la caméra.
[0033] Selon un mode de réalisation, l'élément d'interface
comprend une première extrémité adaptée à s'accrocher à la
monture de l'élément transparent, par exemple par
complémentarité de forme avec ladite monture.
[0034] Selon un mode de réalisation, l'élément d'interface
comprend une deuxième extrémité adaptée à s'accrocher à la
caméra infrarouge, par exemple par complémentarité de forme
avec au moins une partie de ladite caméra infrarouge.
[0035] Selon un mode de réalisation, l'élément d'interface
comprend une première extrémité conformée pour s'accrocher à
la monture et une deuxième extrémité conformée pour
s'accrocher à la caméra. Par exemple, l'élément d'interface
comprend un corps entre la première et la deuxième extrémité.
[0036] Selon un mode de réalisation, l'élément d'interface
est en deux pièces assemblées de part et d'autre de la caméra
infrarouge. Selon un mode de réalisation particulier,
l'élément d'interface est d'un seul tenant.
[0037] Selon un mode de réalisation, l'élément d'interface
présente une forme creuse.
[0038] Selon un mode de réalisation dans lequel la caméra
infrarouge comprend au moins une lentille et une monture de
lentille, ladite au moins une lentille étant maintenue par
ladite monture de lentille, la deuxième extrémité de l'élément
d'interface est adaptée à s'accrocher à la monture de lentille,
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par exemple par complémentarité de forme avec ladite monture
de lentille.
[0039] Selon un mode de réalisation dans lequel la caméra
infrarouge comprend au moins une lentille et une monture de
lentille, ladite au moins une lentille étant maintenue par
ladite monture de lentille, l'élément d'interface et la
monture de lentille sont d'un seul tenant.
[0040] Selon un mode de réalisation, l'élément d'interface
est muni d'au moins une sonde de température. Par exemple, au
moins une sonde de température est reliée à un module de
traitement de flux lumineux parasites, par exemple un flux
lumineux parasite émis par le dispositif.
[0041] Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend
un élément d'obturation amovible adapté à obturer la caméra
infrarouge, par exemple assemblé à l'élément d'interface
et/ou disposé entre l'élément réfracteur et la caméra
infrarouge. Selon un exemple, l'élément d'obturation est
recouvert d'un revêtement émissif sur une face dudit élément
d'obturation située en regard de la caméra infrarouge.
[0042] Selon un mode de réalisation, l'élément d'interface
comprend au moins une surface intérieure émettrice orientée
en regard de la caméra infrarouge et adaptée à être
positionnée à proximité de l'élément transparent, par exemple
contre la monture de l'élément transparent. Selon un exemple,
ladite surface intérieure est par exemple recouverte d'un
revêtement émissif sur sa face située en regard de la caméra
infrarouge.
[0043] Selon un mode de réalisation, l'élément d'interface
comprend une portion adaptée à être positionnée en regard
d'une région de l'élément transparent, par exemple un bord
dudit élément transparent, de manière à former un écran entre
ladite région de l'élément transparent et la caméra infrarouge,
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ladite portion comprenant une face émettrice orientée en
regard de la caméra infrarouge. Selon un exemple, ladite face
émettrice est recouverte d'un revêtement émissif.
[0044] Les deux modes de réalisation précédemment décrits
permettent de dégrader volontairement le vignettage sur une
région du champ de vue de la caméra infrarouge, de préférence
une région non critique pour l'application visée, et de
réaliser une image d'une surface intérieure de l'élément
d'interface en vis-à-vis de ladite région dégradée du champ
de vue. La température déterminée par le capteur d'image dans
cette région dégradée du champ de vue peut ensuite être
utilisée dans un module de traitement de flux lumineux
parasites.
[0045] Selon un mode de réalisation, la caméra infrarouge
comprend un capteur d'image à matrice de pixels comprenant un
pixel angulaire adapté à capturer un flux lumineux provenant
d'une zone intérieure de l'élément d'interface orientée en
regard du capteur d'image et du champ de vue du pixel
angulaire, par exemple une zone intérieure adaptée à être
positionnée autour de l'élément transparent. Selon un exemple,
ladite zone intérieure est recouverte d'un revêtement émissif.
[0046] Par pixel angulaire, on entend un pixel de détection
de flux lumineux parasite, ou flux thermique parasite, qui
est un pixel ayant un champ de vision modifié par rapport à
celui de pixels d'image de la matrice de pixels, afin de
favoriser la capture de chaleur parasite. Par exemple, chaque
pixel de détection de chaleur parasite est agencé pour
capturer une plus grande portion de chaleur parasite que
chaque pixel d'image de la matrice de pixels.
[0047] Un mode de réalisation prévoit un système comprenant :
- un dispositif d'imagerie infrarouge selon un mode de
réalisation et
- un élément transparent au rayonnement infrarouge d'une gamme
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spectrale ;
la caméra infrarouge du dispositif étant adaptée à détecter
un rayonnement infrarouge de la gamme spectrale à travers
l'élément transparent ;
l'élément transparent étant incliné d'un angle d'inclinaison
supérieur à 00 et inférieur à 900 ou inférieur à 00 et
supérieur à -900 par rapport à une direction de capture
d'image.
[0048] Selon un mode de réalisation, l'élément transparent
est entouré par une monture et est inséré avec ladite monture
dans l'ouverture d'une paroi, au moins une partie de la paroi
dans laquelle l'élément transparent est inséré étant inclinée
du même angle d'inclinaison que l'élément transparent.
[0049] L'élément transparent comprend deux faces, une face
d'entrée et une face de sortie, de préférence sensiblement
planes et parallèles entre elles.
[0050] De préférence, la paroi est inclinée de l'angle
d'inclinaison autour de l'ouverture. Par exemple, la paroi
est entièrement inclinée de l'angle d'inclinaison.
Brève description des dessins
[0051] Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres,
seront exposés en détail dans la description suivante de modes
de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en
relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
[0052] la figure LA, et
[0053] la figure 1B sont des vues en coupe représentant un
exemple de caméra infrarouge disposée derrière une paroi
inclinée ;
[0054] la figure 2A est une vue en coupe représentant un
exemple de dispositif d'imagerie infrarouge selon un mode de
réalisation ;
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[0055] la figure 2B représente une vue d'un diagramme
tunnel du prisme du dispositif d'imagerie infrarouge de la
figure 2A ;
[0056] la figure 2C est une vue en coupe représentant une
variante de l'exemple de dispositif d'imagerie infrarouge de
la figure 2A ;
[0057] la figure 3 est une vue en coupe représentant un autre
exemple de dispositif d'imagerie infrarouge selon un mode de
réalisation ;
[0058] la figure 4 est une vue en coupe représentant un autre
exemple de dispositif d'imagerie infrarouge selon un mode de
réalisation ;
[0059] la figure 5 est une vue en coupe représentant un autre
exemple de dispositif d'imagerie infrarouge selon un mode de
réalisation ;
[0060] la figure &A est une vue en coupe représentant un
autre exemple de dispositif d'imagerie infrarouge selon un
mode de réalisation ;
[0061] la figure 6B représente une vue d'un diagramme tunnel
du prisme du dispositif d'imagerie infrarouge de la figure
&A.
Description des modes de réalisation
[0062] De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes
références dans les différentes figures. En particulier, les
éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux
différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes
références et peuvent disposer de propriétés structurelles,
dimensionnelles et matérielles identiques.
[0063] Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments
utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits
ont été représentés et sont détaillés. En particulier,
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l'optique, par exemple les lentilles et leur monture, et le
capteur d'image, par exemple le capteur d'image matriciel
sous forme de matrice de micro-bolomètres ou de matrice de
photodiodes, ne sont détaillés, étant connus par la personne
du métier dans le domaine de l'invention.
[0064] Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence
à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement
connectés sans éléments intermédiaires autres que des
conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments
reliés (en anglais "coupled") entre eux, cela signifie que
ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés par
l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.
[0065] Dans la description qui suit, lorsque l'on fait
référence à des qualificatifs de position absolue, tels que
les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche",
"droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus",
"dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des
qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal",
"vertical", etc., il est fait référence sauf précision
contraire à l'orientation des figures ou à un dispositif
d'imagerie IR dans une position normale d'utilisation.
[0066] Lorsqu'on fait référence aux termes "entrée/sortie",
"amont/aval", "avant/arrière", "devant/derrière", il est fait
référence au sens de propagation des rayons/du rayonnement
lumineux dans le dispositif, c'est-à-dire depuis l'élément
transparent vers la caméra infrarouge.
[0067] Lorsqu'on fait référence à des valeurs d'angles, il
faut comprendre que ces valeurs sont dans le sens
trigonométrique, représenté par la flèche en quart de cercle
avec le signe "+" dans les figures. Une valeur d'angle
négative correspond ainsi à un angle orienté dans le sens des
aiguilles d'une montre.
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[0068] Dans la description qui suit, les directions
horizontales X, Y et verticale Z sont définies dans le
référentiel de la caméra infrarouge.
[0069] Lorsqu'on fait référence à une "direction de capture
d'image", il est fait référence au chemin optique d'un rayon
lumineux en amont de l'élément transparent qui, après avoir
traversé l'élément transparent et l'élément réfracteur, est
confondu avec, ou est parallèle à, l'axe optique de la caméra.
[0070] Lorsqu'on fait référence à un "axe optique réfracté"
de l'élément transparent ou hublot, il est fait référence au
chemin optique d'un rayon lumineux qui, émis dans la direction
de capture d'image, a été réfracté par ledit élément
transparent.
[0071] Lorsqu'on fait référence à un "axe optique réfracté"
du prisme, il est fait référence au chemin optique d'un rayon
lumineux qui, émis dans la direction de capture d'image, a
été réfracté par l'élément transparent puis par ledit prisme.
[0072] Lorsqu'on fait référence à un "diagramme de tunnel
prismatique" ou "diagramme de tunnel", il est fait référence
à une figure bidimensionnelle obtenue en dépliant le prisme,
le dépliement se faisant par symétrie planaire du prisme, le
plan de symétrie étant une facette sur laquelle s'effectue
une réflexion interne (dans le mode déplié, l'axe optique
réfléchi n'est pas dévié), un tel dépliement étant fait à
chaque réflexion interne afin de construire le diagramme
tunnel. En d'autres termes, un diagramme de tunnel représente,
à la manière d'une droite, le chemin optique qu'emprunte un
rayon lumineux au sein du prisme entre la facette d'entrée et
la facette de sortie dudit prisme. Dans un diagramme de tunnel,
on définit ainsi une facette de sortie virtuelle, mais on
visualise également la facette d'entrée réelle.
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[0073] Sauf précision contraire, les expressions "environ",
"approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de"
signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.
[0074] Un exemple de caméra infrarouge (IR) est représenté
en figures LA et 1B. La caméra infrarouge 110 comprend un
boîtier 112 contenant un capteur d'image 114 sensible au
rayonnement dans l'infrarouge, ainsi qu'une fenêtre 116
située en regard du capteur d'image 114 et apte à transmettre
les rayonnements IR dans la gamme spectrale d'utilisation de
la caméra IR, qui est par exemple comprise entre 1 et 20 pm,
de préférence entre 8 et 14 pm, voire entre 8 et 12 pm. Le
capteur d'image est avantageusement un capteur d'image
matriciel constitué d'une matrice de micro-bolomètres. De
manière alternative, le capteur d'image est un capteur d'image
matriciel constitué d'une matrice de photodiodes à base de
matériaux semi-conducteurs.
[0075] La caméra IR comprend en outre une pluralité de
lentilles 118 (une seule a été représentée mais il y en a
généralement plusieurs) aptes à opérer dans la gamme spectrale
d'utilisation de la caméra de sorte à former une image sur le
capteur d'image (la caméra est dans le plan focal image des
lentilles), les lentilles étant maintenues dans une monture
de lentille 119 assemblée au boîtier 112. La monture de
lentille 119 est positionnée de sorte que la fenêtre 116 soit
disposée entre ladite monture et le capteur d'image 114. Le
capteur et la lentille définissent l'axe optique A de la
caméra. Dans l'exemple représenté, l'axe optique A est dans
la direction horizontale X.
[0076] La caméra IR 110 peut être positionnée dans une
enceinte, ou du moins être disposée derrière une paroi 130,
de sorte que les rayonnements sont détectés par la caméra IR
au travers de ladite paroi. Une telle enceinte ou paroi peut
remplir une fonction de protection mécanique et/ou thermique
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de la caméra, et/ou une protection de la caméra vis à vis de
l'environnement, et/ou une fonction aérodynamique, et/ou une
fonction de protection d'un utilisateur (par exemple un
bouclier, notamment un pare-brise), voire une fonction
d'esthétisme (par exemple pour masquer la caméra).
[0077] La paroi 130 peut être une paroi plane, comme
représenté. Alternativement, elle peut comprendre localement,
au voisinage de la caméra, au moins une portion de paroi plane.
[0078] La paroi peut être non transparente aux rayonnements
IR, être inapte à transmettre une image, par exemple être
rugueuse ou diffusante, ou encore peut ne pas transmettre les
rayonnements IR avec une qualité suffisante dans la gamme
spectrale d'utilisation de la caméra IR. Dans ce cas, un
hublot 132 transparent aux rayonnements IR dans la gamme
spectrale d'utilisation de la caméra IR être inséré dans une
ouverture de la paroi. Le hublot 132 peut par exemple être
inséré dans la paroi à l'aide d'une monture de hublot 134.
[0079] Le hublot 132 est adapté à transmettre les
rayonnements IR à la caméra IR 110. Par exemple, le hublot
peut être formé à partir d'une plaque en sulfure de zinc (ZnS),
séléniure de zinc (ZnSe), silicium (Si), germanium (Ge),
fluorure de baryum (BaF2), fluorure de calcium (CaF2), saphir,
verre de chalcogénure ou de tout autre matériau transparent
aux rayonnements IR dans la gamme spectrale d'utilisation de
la caméra IR.
[0080] Le hublot 132 est caractérisé par deux faces
sensiblement parallèles d'une surface d'occupation (dite
"pupille") donnée, les deux faces étant séparées par une
distance (épaisseur). Les dimensions des deux faces
(dimensions de la pupille) sont par exemple de l'ordre du
centimètre, ou de la dizaine de centimètres, avec une
épaisseur de l'ordre de quelques millimètres.
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[0081] Dans certaines applications, la paroi 130 et le hublot
132 peuvent être inclinés d'un angle d'inclinaison 0 par
rapport à la direction verticale. L'angle 0 est strictement
compris entre 0 et 900, et plus spécifiquement entre 30 et
70 , par exemple autour de 60 . Dit autrement, la paroi 130
et le hublot 132 peuvent être inclinés d'un angle a par
rapport à la direction de capture d'image C, qui est
représentée dans la direction horizontale X. L'angle a est
complémentaire de l'angle 0, il est donc strictement compris
entre 0 et 90 , et plus spécifiquement entre 20 et 60 , par
exemple autour de 30 ou autour de 40 .
[0082] En outre, il est parfois recherché que la pupille du
hublot soit la plus réduite possible. En effet, étant donné
que la surface occupée par la paroi est soustraite de la
surface occupée par le hublot et éventuellement par la monture
de hublot, cela réduit la capacité de la paroi à remplir sa
fonction, par exemple sa fonction de protection ou
d'esthétisme. De plus, augmenter la pupille du hublot peut
altérer l'intégrité mécanique de la paroi. En outre, le
matériau utilisé pour former la pupille du hublot a un coût
non négligeable, que l'on cherche à réduire en réduisant la
pupille, et dans une moindre mesure son épaisseur.
[0083] Cependant, la réduction de la pupille du hublot,
lorsque celui-ci est incliné, a pour conséquence et
inconvénient de limiter le champ de vue de la caméra IR (dit
"FOV" pour "Field Of View" en anglais), en provoquant un
phénomène de vignettage, puisque les rayons aux extrémités du
champ de vue sont coupés par le bord du hublot. En particulier,
le champ de vue vertical ("VFOV" pour "Vertical Field Of View"
en anglais) peut être dégradé par rapport au champ de vue
horizontal ("HFOV"pour "Horizontal Field Of View" en anglais)
en raison de l'inclinaison du hublot.
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WO 2023/057635 17 PCT/EP2022/077974
[0084] Le phénomène de vignettage s'aggrave lorsque la
distance entre le hublot et la caméra IR augmente. Ainsi, il
est avantageux de positionner la caméra IR au plus proche du
hublot, dans la limite de l'espacement entre la caméra IR 110
et la paroi 130 (cette limite est repérée par les cercles en
pointillés dans les figures LA et 1B). Cet espacement est
d'autant plus réduit que l'angle d'inclinaison 0 est important
(ou que l'angle complémentaire a est faible).
[0085] De plus, si l'axe optique A de la caméra IR 110 est
centré sur l'axe optique réfracté B du hublot 132, c'est-à-
dire l'axe optique après déviation par effet de réfraction
dans ledit hublot, comme illustré en figure LA, alors la
caméra IR peut présenter un vignettage vertical asymétrique,
par exemple un vignettage favorisant la partie supérieure du
champ de vue vertical. Un vignettage symétrique peut être
obtenu en décentrant verticalement d'une distance D l'axe
optique A de la caméra IR 110 par rapport à l'axe optique B
réfracté du hublot 132, comme représenté dans la figure 1B.
Cependant, cela peut avoir pour effet de réduire davantage
l'espacement entre la caméra IR et la paroi, comme on peut le
voir en comparant les figures LA et 1B.
[0086] Il existe donc un besoin de s'affranchir de la
contrainte d'espacement entre la caméra infrarouge et la paroi
inclinée afin de maîtriser le phénomène de vignettage.
[0087] Les inventeurs proposent un dispositif d'imagerie
infrarouge permettant de répondre à ces besoins.
[0088] Des exemples de dispositifs d'imagerie infrarouge vont
être décrits ci-après. Ces exemples sont non limitatifs et
diverses variantes apparaîtront à la personne du métier à
partir des indications de la présente description.
[0089] La figure 2A est une vue en coupe représentant un
exemple de dispositif d'imagerie infrarouge selon un mode de
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WO 2023/057635 18 PCT/EP2022/077974
réalisation comprenant une caméra infrarouge 210 représentée
derrière une paroi 130 (la paroi ne faisant pas partie du
dispositif).
[0090] Similairement à la caméra infrarouge 110 décrite en
relation avec les figures LA et 1B, la caméra infrarouge 210
comprend un boîtier 212 contenant un capteur d'image 214
sensible au rayonnement dans l'infrarouge, ainsi qu'une
fenêtre 216 située en regard du capteur d'image 214 et apte
à transmettre les rayonnements IR dans la gamme spectrale
d'utilisation de la caméra IR. Le capteur d'image est
avantageusement un capteur d'image matriciel comprenant une
matrice de micro-bolomètres. De manière alternative, le
capteur d'image est un capteur d'image matriciel comprenant
une matrice de photodiodes à base de matériaux semi-
conducteurs.
[0091] Dans la suite de la description, par raccourci, la
gamme spectrale d'utilisation de la caméra IR peut être
désignée "gamme spectrale".
[0092] La caméra IR comprend en outre une pluralité de
lentilles 218 aptes à opérer dans la gamme spectrale de sorte
à former une image sur le capteur d'image, la caméra étant
dans le plan focal image des lentilles. Les lentilles sont
maintenues dans une monture de lentille 219 assemblée au
boîtier 212, la monture de lentille 219 étant positionnée de
sorte que la fenêtre 216 soit disposée entre ladite monture
et le capteur 214. Le capteur et les lentilles définissent
l'axe optique A de la caméra, représenté sensiblement dans la
direction horizontale X.
[0093] La paroi 130 est similaire à la paroi représentée dans
les figures LA et 1B. Ainsi, elle comprend un hublot 132
(également désigné par "élément transparent"), le hublot
étant transparent aux rayonnements infrarouges dans la gamme
spectrale. Le hublot 132 est inséré avec une monture de hublot
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134 dans une ouverture de la paroi 130. La paroi peut être un
bouclier, par exemple un pare-brise. La paroi peut être une
paroi d'une enceinte, par exemple une enceinte fermée,
notamment une enceinte fermée apte à être régulée
thermiquement.
[0094] Par exemple, le hublot peut être formé à partir d'une
plaque en sulfure de zinc (ZnS), séléniure de zinc (ZnSe),
silicium (Si), germanium (Ge), fluorure de baryum (BaF2),
fluorure de calcium (CaF2), saphir, verre de chalcogénure ou
de tout autre matériau transparent aux rayonnements IR dans
la gamme spectrale d'utilisation de la caméra IR.
[0095] La paroi 130 et le hublot 132 sont inclinés d'un angle
a par rapport à la direction de capture d'image C qui est
représentée sensiblement dans la direction horizontale X.
L'angle d'inclinaison a est strictement compris entre 0 et
900, et plus spécifiquement entre 20 et 60 , par exemple
autour de 30 ou autour de 50 .
[0096] Il est précisé que l'élément transparent, par exemple
le hublot, est caractérisé par deux faces, une face d'entrée
et une face de sortie, sensiblement planes et parallèles entre
elles. En outre, il est précisé que l'angle d'inclinaison de
la paroi correspond localement à l'angle d'inclinaison du
hublot, c'est-à-dire à l'angle d'inclinaison du hublot au
moins à l'endroit où l'élément transparent est inséré dans la
paroi.
[0097] La caméra infrarouge est adaptée à capturer une image
thermique d'une scène au travers du hublot incliné.
[0098] Le dispositif d'imagerie IR 200 comprend en outre un
prisme de réfraction 230 (élément réfracteur) transparent au
rayonnement dans la gamme spectrale. Le prisme 230 est
positionné entre le hublot 132 et la caméra IR 210.
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[0099] Le prisme 230 représenté est un prisme de Dove. Il
présente une forme de pyramide à base rectangulaire tronquée
comprenant une première base 236 (grande base), une deuxième
base 238 (petite base) de surface inférieure à ladite première
base et sensiblement parallèle à la première base 236, un
premier plan latéral 232 (facette d'entrée) reliant les
première et deuxième bases et incliné d'un angle 13 par rapport
à la première base 236, un deuxième plan latéral 234 (facette
de sortie) reliant les première et deuxième bases, en regard
du premier plan latéral et incliné par rapport à la première
base 236 d'un angle -13 opposé à l'angle 13. L'angle 13 est
supérieur à 0 et inférieur à 90 , par exemple compris entre
30 et 60 . Le premier plan latéral 232 forme une facette
d'entrée, le deuxième plan latéral 234 forme une facette de
sortie, et la grande base 236 forme une facette intermédiaire.
[0100] Dans l'exemple représenté en figure 2A, les facettes
d'entrée et de sortie sont sensiblement de même taille, mais
ceci n'est pas limitatif comme on le verra dans la description
en relation avec la figure 3.
[0101] La facette d'entrée 232 est adaptée à réfracter un
rayon infrarouge de la gamme spectrale pénétrant dans le
prisme, et est positionnée en regard de l'élément transparent
132. La facette de sortie 234 est adaptée à réfracter le rayon
infrarouge sortant du prisme, et est positionnée en regard de
la caméra infrarouge 210. La facette intermédiaire 236 est
adaptée à réfléchir le rayon infrarouge entre la facette
d'entrée et la facette de sortie.
[0102] Selon un exemple, l'angle 13 du prisme 230 est choisi
pour que ledit prisme puisse s'insérer entre le hublot incliné
132 et la caméra infrarouge 210. L'angle 13 peut être choisi
pour être sensiblement égal à l'angle d'inclinaison a de la
paroi : dans ce cas, la grande base 236 du prisme 230 peut
être positionnée dans la direction horizontale X, comme on
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peut le voir dans la configuration de la figure 2C. Mais ceci
n'est pas limitatif et la grande base 236 du prisme 230 peut
être inclinée par rapport à la direction horizontale X, comme
on peut le voir dans la figure 2A, dans laquelle l'angle 13 du
prisme est différent de l'angle d'inclinaison a.
[0103] Selon un autre exemple, l'angle 13 est imposé et la
caméra infrarouge 210 est positionnée pour capter le
rayonnement infrarouge réfracté par la facette de sortie 234
du prisme 230.
[0104] Selon un exemple, la longueur L du prisme 230, c'est-
à-dire la longueur dans le plan XZ de la grande base 236 du
prisme, peut être définie pour que l'axe optique réfracté B
du prisme passe par les centres des facettes d'entrée 232 et
de sortie 234. Selon un autre exemple, la longueur L du prisme
230 peut être définie pour que l'axe optique réfracté B du
prisme soit décentré par rapport aux centres des facettes
d'entrée 232 et de sortie 234.
[0105] Dans l'exemple représenté en figure 2A, le prisme 230
et la caméra infrarouge 210 sont positionnés relativement
l'un par rapport à l'autre de sorte que l'axe optique réfracté
B du prisme 230 coïncide sensiblement avec l'axe optique A de
la caméra infrarouge, mais ceci n'est pas limitatif comme on
le verra dans description en relation avec la figure 2C.
[0106] L'utilisation d'un élément réfracteur tel que le
prisme 230 entre le hublot et la caméra IR permet de resserrer
les rayons IR provenant des extrémités du champ de vue de la
caméra IR, afin de limiter le phénomène de vignettage, en
particulier le phénomène de vignettage lié à l'éloignement
entre la caméra infrarouge et le hublot. Cela permet d'éviter
que les rayons IR aux extrémités du champ de vue de la caméra
IR soient coupés par le bord du hublot, ou du moins de limiter
ce phénomène. Cela permet en outre de déplacer la contrainte
d'espacement entre la caméra IR et la paroi, et de l'alléger
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sensiblement, et ce, quel que soit l'angle d'inclinaison a de
la paroi. La limite d'espacement entre la caméra IR et la
paroi est reportée entre le prisme et la caméra IR, comme
représenté par le cercle en pointillés dans la figure 2A,
mais elle est moins contraignante dans la mesure où, du fait
de la réfraction par le prisme, il n'est pas nécessaire que
la caméra IR soit contre le prisme pour que les rayons IR aux
bords du hublot soient captés par ladite caméra.
[0107] Le dispositif comprend un moyen d'assemblage (non
représenté) du prisme à la paroi, par exemple à la monture de
hublot.
[0108] Un ou plusieurs des exemples suivants, décrits en
relation avec le dispositif 200 de la figure 2A, peuvent
également s'appliquer à un autre exemple de dispositif selon
un mode de réalisation, par exemple au prisme 600 décrit plus
après en relation avec la figure &A :
- l'élément réfracteur, par exemple le prisme 230, peut être
en le même matériau que le hublot 132 ;
- l'élément réfracteur, par exemple le prisme 230, peut être
en sulfure de zinc (ZnS), séléniure de zinc (ZnSe), silicium
(Si), germanium (Ge), fluorure de baryum (BaF2), fluorure de
calcium (CaF2), saphir, verre de chalcogénure ;
- la surface intérieure de la facette intermédiaire de
l'élément réfracteur, par exemple la surface intérieure 236B
de la facette intermédiaire 236 du prisme 230, peut être
recouverte d'un revêtement réfléchissant adapté à augmenter
la réflexion du rayonnement infrarouge sur ladite surface
intérieure, par exemple un revêtement métallique ;
- la facette intermédiaire de l'élément réfracteur, par
exemple la facette intermédiaire 236 du prisme 230, peut
comprendre au moins une surface adaptée à corriger des
aberrations optiques, par exemple une surface non régulière,
non axisymétrique, du type free-form ;
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- la surface extérieure de la facette d'entrée de l'élément
réfracteur, par exemple la surface extérieure 232A de la
facette d'entrée 232 du prisme 230, peut être recouverte d'un
revêtement antireflet ;
- la surface extérieure de la facette de sortie de l'élément
réfracteur, par exemple la surface extérieure 234A de la
facette de sortie 234 du prisme 230, peut être recouverte
d'un revêtement antireflet ;
- les surfaces de l'élément réfracteur non concernées par les
fonctions optiques, par exemple la surface extérieure et/ou
intérieure de la petite base 238 et/ou la surface extérieure
de la grande base 236 du prisme 230, peuvent être dépolies
et/ou structurées selon une fonction anti-lumière parasite.
[0109] Un prisme de Dove présente un avantage de limiter les
aberrations optiques et les dispersions chromatiques. En
particulier, cela peut permettre de limiter le flou dans
l'image capturée par la caméra. Cet avantage est dû au
positionnement de la facette de sortie par rapport à la
facette d'entrée, comme expliqué dans ce qui suit.
[0110] La figure 2B représente une vue d'un diagramme tunnel
du prisme 230 du dispositif d'imagerie infrarouge de la figure
2A. Dans ce diagramme, le prisme virtuel 230' est obtenu en
dépliant virtuellement le prisme 230 à chaque réflexion
interne, formant une facette de sortie virtuelle 234' qui est
parallèle à la facette d'entrée 232. Cette configuration
confère au prisme 230 son caractère non dispersif.
[0111] La figure 2C est une vue en coupe représentant une
variante de l'exemple de dispositif d'imagerie infrarouge de
la figure 2A. Le dispositif 201 de la figure 2C se distingue
du dispositif 200 de la figure 2A principalement en ce que
l'axe optique A de la caméra 210 est décalé d'une distance D
par rapport à l'axe optique réfracté B du prisme 230 dans la
direction verticale Z. Cela peut permettre, dans certains cas,
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de rendre symétrique le champ de vue de la caméra 210 afin de
ne pas favoriser le champ de vue supérieur par rapport au
champ de vue inférieur, ou inversement.
[0112] Le prisme 230 fonctionne en inversant l'image de 1800
par rapport à l'axe optique A. L'image étant par ailleurs
inversée de 180 par les lentilles de la caméra IR, on
retrouve donc l'orientation initiale de la scène captée. Par
exemple, si l'on souhaite favoriser le champ de vue inférieur,
le décalage peut être orienté vers le bas, comme représenté ;
si l'on souhaite au contraire favoriser le champ de vue
supérieur, le décalage peut être orienté vers le haut.
[0113] La figure 3 est une vue en coupe représentant un autre
exemple de dispositif d'imagerie infrarouge 300 selon un mode
de réalisation, qui se distingue du dispositif d'imagerie
infrarouge 201 de la figure 2C principalement en ce que la
petite base 338 du prisme de Dove 330 n'est pas parallèle à
la grande base 336 (facette intermédiaire). En conséquence,
les facettes d'entrée 332 et de sortie 334 n'ont pas la même
surface. Par contre, comme on peut le voir avec le prisme
virtuel 330' du diagramme tunnel du prisme 330, la facette de
sortie virtuelle 334' est toujours parallèle à la facette
d'entrée 332.
[0114] Selon un exemple, la facette d'entrée 332 peut
présenter une surface sensiblement égale à la pupille du
hublot 132, tandis que la facette de sortie 334 peut présenter
une surface plus petite.
[0115] Selon un exemple, la longueur L du prisme 330 peut
être définie pour que l'axe optique réfracté B du prisme passe
par le centre de la facette d'entrée 332 et de la facette de
sortie 334 de taille réduite.
[0116] La figure 4 est une vue en coupe représentant un autre
exemple de dispositif d'imagerie infrarouge 400 selon un mode
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de réalisation, qui se distingue du dispositif d'imagerie IR
201 de la figure 2C principalement en ce qu'il comprend en
outre un élément d'interface 440 positionné entre la caméra
infrarouge 210 et la monture 134 de hublot. L'élément
d'interface 440 est adapté à réaliser une interface entre
ladite caméra infrarouge et ladite monture de hublot. Cet
élément d'interface est en outre adapté à maintenir le prisme
de réfraction 230 entre le hublot 132 et la caméra infrarouge
210.
[0117] L'élément d'interface 440 permet de positionner de
manière précise la caméra infrarouge 210 par rapport au hublot
132, ainsi que le prisme 230 par rapport au hublot et à la
caméra infrarouge, dans la direction de l'axe optique A (la
direction horizontale X dans l'exemple représenté), et dans
une direction perpendiculaire à l'axe optique A (la direction
verticale Z dans l'exemple représenté). Dans l'exemple de la
figure 4, l'axe optique A de la caméra 210 est décalé dans la
direction verticale Z par rapport à l'axe optique réfracté B
du prisme. Selon un autre exemple, similaire à la figure 2A,
l'axe optique A de la caméra peut coïncider avec l'axe optique
réfracté B du prisme.
[0118] L'élément d'interface 440 représenté est un élément
rigide, d'un seul tenant, présentant une forme extérieure de
cylindre tronqué, adaptée pour s'insérer entre la monture 134
de hublot et la caméra IR 210. L'élément d'interface 440
représenté comprend :
- une première extrémité 442 conformée pour s'accrocher à la
monture 134 de hublot par complémentarité de forme avec ladite
monture, venant ainsi s'assembler à la paroi 130 tout autour
du hublot 132 ;
- une deuxième extrémité 444 conformée pour s'accrocher à la
monture de lentille 219 par complémentarité de forme avec
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ladite monture de lentille ;
- un corps 446 entre la première et la deuxième extrémité.
[0119] Selon un exemple alternatif, la deuxième extrémité de
l'élément d'interface peut être conformée pour s'accrocher au
boîtier 212 de la caméra IR, ou à la fois à la monture de
lentille 219 et au boîtier 212.
[0120] Le corps 446 forme une enveloppe de préférence opaque
au rayonnement lumineux dans une gamme spectrale. Ladite
enveloppe est ainsi de préférence adaptée à bloquer tout ou
partie de rayons lumineux parasites provenant de l'arrière de
la paroi 130, susceptibles de pénétrer dans l'espace entre
ladite paroi et la caméra IR 210, par exemple dans le chemin
optique entre le hublot 132 et la caméra IR 210, les rayons
lumineux parasites pouvant générer une image parasite sur le
capteur d'image 214.
[0121] Des couronnes de maintien 447 s'étendent à l'intérieur
du corps 446 et sont conformées pour venir s'appuyer contre
le prisme 230 afin de le maintenir et le centrer dans une
position donnée entre le hublot 132 et la caméra infrarouge
210. De préférence, les couronnes de maintien 447 s'appuient
sur des surfaces du prisme autres que les facettes d'entrée
et de sortie, par exemple sur la grande base et/ou la petite
base, et/ou sur un ou des facettes latérales perpendiculaires
à la direction Y.
[0122] Dans l'exemple représenté, l'élément d'interface 440
est un élément distinct de la paroi 130 et de la caméra
infrarouge 210. Cela permet de faciliter le remplacement des
différents éléments de la paroi et/ou du dispositif d'imagerie
IR, par exemple en cas de maintenance, ou lorsque l'élément
d'interface doit être changé afin de pouvoir placer la caméra
infrarouge derrière une paroi différente ou derrière une paroi
identique avec un angle d'inclinaison différent, ou encore
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lorsque la paroi doit être remplacée, par exemple si elle est
endommagée au cours de son utilisation.
[0123] Bien que la figure 4 représente un exemple de
réalisation de l'élément d'interface, d'autres exemples de
réalisation, décrits dans ce qui suit, peuvent s'appliquer à
l'élément d'interface.
[0124] Selon un exemple, l'élément d'interface peut être d'un
seul tenant avec la monture de lentille, voire avec le boîtier
de la caméra infrarouge.
[0125] Selon un exemple avantageux, l'élément d'interface
peut être apte à réaliser une fermeture étanche aux fluides
entre la monture de hublot et la caméra IR. Cela peut
permettre de réduire les variations de composition du gaz,
par exemple de l'air, dans l'espace compris entre le hublot
et la caméra IR et contenu dans ledit élément d'interface.
Par exemple, cela peut permettre de réduire l'humidité, les
particules et/ou les poussières dans ledit espace, de manière
à fournir une qualité d'image la plus constante possible ou
du moins de limiter les variations de qualité d'image. Par
exemple, l'espace compris entre le hublot et la caméra IR
peut être saturé en azote, avec une faible concentration en
particules et/ou en poussières avant d'être enfermé dans
l'élément d'interface. Cela peut également protéger le prisme
de certaines conditions environnementales. Selon un exemple,
le prisme peut être formé à partir d'un matériau qui possède
de fortes propriétés thermo-optiques, et peut nécessiter
d'être en partie régulé thermiquement. Selon un exemple, le
prisme peut être fait d'un matériau soluble à l'eau et doit
être protégé d'une détérioration en cas d'environnement à
fort taux d'humidité relative.
[0126] Selon un exemple, au moins une première surface
intérieure de l'élément d'interface est formée à partir d'un
matériau absorbant dans la gamme spectrale d'utilisation de
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la caméra IR ou est recouverte d'un revêtement absorbant dans
ladite gamme spectrale.
[0127] Selon un exemple, au moins une deuxième surface
intérieure de l'élément d'interface est formée à partir d'un
matériau réfléchissant dans la gamme spectrale d'utilisation
de la caméra IR, par exemple métallique, ou est recouverte
d'un revêtement réfléchissant dans ladite gamme spectrale,
par exemple un revêtement métallique.
[0128] Selon un exemple, l'élément d'interface comprend au
moins une première surface intérieure formée à partir d'un
matériau absorbant dans la gamme spectrale d'utilisation de
la caméra IR ou recouverte d'un revêtement absorbant dans
ladite gamme spectrale, et au moins une deuxième surface
intérieure formée à partir d'un matériau réfléchissant dans
ladite gamme spectrale, par exemple métallique, ou recouverte
d'un revêtement réfléchissant dans ladite gamme spectrale,
par exemple un revêtement métallique.
[0129] Les première et deuxième surfaces sont par exemple
définies en fonction d'une exposition à un rayonnement
lumineux parasite et/ou en fonction d'un gradient de
température susceptible de les impacter.
[0130] Selon un exemple, tout ou partie des surfaces
intérieures de l'élément d'interface est conformée pour
limiter l'émission de rayonnement lumineux parasite par ledit
élément d'interface vers la caméra IR, par exemple les
surfaces intérieures de l'élément d'interface inclinées en
regard de la caméra sont réduites, voire exclues.
[0131] Selon un exemple, l'élément d'interface comprend, à
l'intérieur dudit élément, au moins une structure adaptée à
limiter l'émission de rayonnement lumineux parasite par ledit
élément d'interface vers la caméra, par exemple une structure
de type écran, cache et/ou piège à lumière. Il peut s'agir
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d'une (ou de) structure(s) disposée(s) régulièrement autour
de l'axe optique dans l'élément d'interface, ou de structures
disposées irrégulièrement autour de l'axe optique dans
l'élément d'interface.
[0132] Selon un exemple, l'élément d'interface est en un
matériau à faible conduction thermique, par exemple de
conduction thermique inférieure à 10 W.m-1.K-1. Cela permet de
favoriser l'isolation thermique entre le hublot et la caméra
IR, et l'isolation thermique du prisme. En effet,
l'environnement autour du hublot peut subir des variations de
température, notamment en fonction des conditions extérieures
à la paroi, or les variations de température peuvent dégrader
les performances de la caméra infrarouge et/ou générer des
non uniformités dans la réponse entre différents pixels d'une
matrice de pixels (pour une caméra infrarouge à matrice de
pixels), notamment en générant un flux thermique parasite.
Par exemple, lorsque la paroi est une paroi d'une enceinte
apte à être régulée thermiquement, la combinaison régulation
thermique dans l'enceinte et isolation thermique par
l'élément d'interface permet d'obtenir de meilleures
performances de la caméra infrarouge.
[0133] Selon un exemple, l'élément d'interface est muni d'au
moins une sonde de température. Une sonde de température peut
être disposée de préférence à l'intérieur dudit élément
d'interface, mais peut également être disposée à l'extérieur
dudit élément d'interface. Par exemple, plusieurs sondes de
températures peuvent être positionnées à différents endroits
de l'élément d'interface afin de pouvoir déterminer un
gradient de température.
[0134] Selon un exemple, au moins une sonde de température
est reliée à un module de traitement du flux lumineux parasite,
c'est-à-dire du flux lumineux capturé par la caméra infrarouge
mais provenant d'au moins une source autre que la scène, par
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exemple un flux lumineux parasite émis par le dispositif et/ou
le hublot. Le module de traitement du flux lumineux parasite
peut être inclus dans, ou être relié à, un module de
traitement d'image afin de déterminer le flux lumineux issu
essentiellement de la scène, par exemple en le corrigeant du
flux lumineux parasite.
[0135] Alternativement, tout ou partie du flux lumineux
parasite peut être déterminé sans sonde de température, et
ainsi simplifier le dispositif d'imagerie infrarouge. Par
exemple, l'élément d'interface peut comprendre :
- au moins une surface intérieure émettrice orientée en regard
de la caméra infrarouge et positionnée à proximité de
l'élément transparent, par exemple contre la monture de
l'élément transparent, ladite surface intérieure étant par
exemple recouverte d'un revêtement émissif sur sa face située
en regard de la caméra infrarouge ; et/ou
- une portion positionnée en regard d'une région de l'élément
transparent, par exemple un bord dudit élément transparent,
de manière à former un écran entre ladite région de l'élément
transparent et la caméra infrarouge, ladite portion
comprenant une face émettrice orientée en regard de la caméra
infrarouge, par exemple recouverte d'un revêtement émissif.
[0136] Selon un exemple, la caméra infrarouge peut comprendre
un capteur d'image à matrice de pixels comprenant un pixel
angulaire adapté à capturer un flux lumineux provenant d'une
zone intérieure de l'élément d'interface orientée en regard
du capteur d'image et dans le champ de vue dudit pixel
angulaire, par exemple une zone intérieure positionnée autour
de l'élément transparent, la zone étant par exemple recouverte
d'un revêtement émissif.
[0137] Des exemples de caméra infrarouge à pixel de détection
de flux thermique parasite, de procédé d'étalonnage d'une
telle caméra infrarouge, et de procédé de correction d'une
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image capturée par une telle caméra infrarouge sont décrits
dans les demandes internationales de brevet W02019234215A1 et
W02019234216A1.
[0138] Ces exemples et d'autres exemples de réalisation de
l'élément d'interface sont décrits dans la demande
"dispositif d'imagerie infrarouge" déposée par le même
déposant le 24/09/2021 sous le numéro FR2110092.
[0139] La figure 5 est une vue en coupe représentant un autre
exemple de dispositif d'imagerie infrarouge 500 selon un mode
de réalisation, qui se distingue du dispositif 200 de la
figure 2A principalement en ce que au moins une lentille 518
de la caméra infrarouge 510 comporte une face tronquée 517 en
regard de la facette de sortie 234 du prisme 230. La monture
de lentille, non représentée, est également tronquée. Cela
permet de positionner la caméra infrarouge 210 au plus près
du prisme 230. En réduisant la distance entre la caméra
infrarouge et le prisme, on réduit la distance optique entre
la caméra infrarouge et le hublot et on peut réduire davantage,
si nécessaire, le phénomène de vignettage. Selon un exemple,
la face tronquée 517 est sensiblement parallèle à la facette
de sortie 234.
[0140] De préférence, la troncature de lentille est conçue
pour ne pas dégrader les performances optiques de la lentille.
Selon un exemple, une lentille tronquée présente au moins une
surface optique non régulière, par exemple de type free-form.
La surface optique irrégulière est de préférence au moins non
axis ymétrique.
[0141] La figure &A est une vue en coupe représentant un
autre exemple de dispositif d'imagerie infrarouge 600 selon
un mode de réalisation, qui se distingue du dispositif 200 de
la figure 2A principalement en ce que l'élément réfracteur
est un prisme de Bauernfeind 630, au lieu d'un prisme de Dove.
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[0142] Le prisme de Bauernfeind 630 est un demi-pentaprisme
comprenant une base 632 formant la facette d'entrée, un
premier plan latéral 636 disposé en regard de la base et
formant la facette intermédiaire, et un deuxième plan latéral
634, reliant la base et le premier plan latéral et formant la
facette de sortie. La facette d'entrée 632 est positionnée en
regard du hublot 132. La facette de sortie 634 est positionnée
en regard de la caméra infrarouge 210. Les facettes 632, 634,
636 du prisme 630 sont orientées les unes par rapport aux
autres de sorte à ce qu'un rayon infrarouge est réfracté à
travers la facette d'entrée suivant un angle égal à l'angle
d'incidence de la facette de sortie.
[0143] La caméra infrarouge 210 est positionnée pour capter
le rayonnement infrarouge réfracté par la facette de sortie
634 du prisme 630.
[0144] Dans l'exemple représenté, le prisme 630 et la caméra
infrarouge 210 sont positionnés relativement l'un par rapport
à l'autre de sorte que l'axe optique réfracté B du prisme
coïncide sensiblement avec l'axe optique A de la caméra
infrarouge.
[0145] Selon un autre exemple, l'axe optique A de la caméra
210 peut être décalé par rapport à l'axe optique réfracté B
du prisme dans la direction verticale Z.
[0146] L'utilisation d'un élément réfracteur tel que le
prisme 630 entre le hublot et la caméra IR permet,
similairement au prisme 230 de la figure 2A, de resserrer les
rayons IR provenant des extrémités du champ de vue de la
caméra IR, afin de limiter le phénomène de vignettage, en
particulier le phénomène de vignettage lié à l'éloignement
entre la caméra infrarouge et le hublot. Cela permet d'éviter
que les rayons IR aux extrémités du champ de vue de la caméra
IR soient coupés par le bord du hublot, ou du moins de limiter
ce phénomène. Cela permet en outre de déplacer la contrainte
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d'espacement entre la caméra IR et la paroi, et de l'alléger
sensiblement, et ce, quel que soit l'angle d'inclinaison c de
la paroi.
[0147] Les autres caractéristiques et exemples décrits en
relation avec les dispositifs des figures 2A-2C, 4 et 5
peuvent être adaptés à un prisme de Bauernfeind.
[0148] Un prisme de Bauernfeind présente un avantage de
limiter les aberrations optiques et les dispersions
chromatiques, ce qui peut permettre de limiter le flou dans
l'image capturée par la caméra. Cet avantage est dû au
positionnement de la facette de sortie par rapport à la
facette d'entrée, comme expliqué dans ce qui suit.
[0149] La figure 6B représente une vue d'un diagramme tunnel
du prisme du dispositif d'imagerie infrarouge de la figure
&A. Dans ce diagramme, le prisme virtuel 630' est obtenu en
dépliant virtuellement le prisme 630 à chaque réflexion
interne, formant une facette de sortie virtuelle 634' qui est
parallèle à la facette d'entrée 632. Cette configuration
confère au prisme 630 son caractère non dispersif.
[0150] Par rapport à un prisme de Dove, l'utilisation d'un
prisme de Bauernfeind présente un avantage d'être plus compact,
permettant en particulier de réduire les couts liés au
matériau.
[0151] Divers modes de réalisation et variantes ont été
décrits. La personne du métier comprendra que certaines
caractéristiques de ces divers modes de réalisation et
variantes pourraient être combinées, et d'autres variantes
apparaîtront à la personne du métier. En particulier, tous
les modes de réalisation peuvent être réalisés avec ou sans
décalage entre l'axe optique de la caméra infrarouge et l'axe
optique réfracté de l'élément réfracteur. En outre, dans les
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modes de réalisation, le boîtier du capteur d'image et la
monture de lentille peuvent être en un seul tenant.
[0152] Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de
réalisation et variantes décrits est à la portée de la
personne du métier à partir des indications fonctionnelles
données ci-dessus.
