EP4784985A1 - Camera thermique adaptee pour l'exploitation d'un designateur en bande d'infra-rouge reflechi - Google Patents

Abstract

Caméra thermique comprenant une chaine optique, un capteur microbolométrique recevant une lumière focalisée par la chaine optique, et une chaine de traitement de signal pour former une image alimentée par ledit capteur microbolométrique, la chaine optique étant adaptée à focaliser sur le capteur une lumière issus de la scène vers laquelle le capteur est dirigé comprise dans une bande d'infra-rouge thermique (1) délimitée du côté des valeurs de longueurs d'onde faibles. La chaine optique est également adaptée à focaliser sur le capteur une lumière issus de la scène et comprise dans une bande de transmission d'infra-rouge réfléchi (2) séparée de ladite bande d'infra-rouge thermique (1).

Description

Titre : Caméra thermique adaptée pour l'exploitation d'un désignateur en bande d'infra-rouge réfléchi

Domaine de l’invention

[001] L’invention s’inscrit dans le domaine des appareils de visualisation fondés sur l’infrarouge émis spontanément par les corps, ces appareils étant couramment appelé caméras thermiques. De telles caméras peuvent être incorporées dans divers appareils ayant une fonction nécessitant la visualisation, comme par exemple une lunette de tir ou des caméras multi-fonctions, et aussi des jumelles thermiques capables de visualiser l’infra-rouge thermique.

[002] La gamme de l’infra-rouge long (LWIR ou Long wave infrared) de 8 à 12 ou 14 pm (une partie de l’infra-rouge dit thermique) permet la réalisation d’imagerie fondée sur les ondes de cette gamme qui sont émises par les corps en fonction de leur température. Cette imagerie associe l’intensité du rayonnement, qui est à large bande, avec une température et celle-ci est visualisée sur l’image par des couleurs variables ou en niveaux des gris en fonction de la température mesurée, ce qui permet de voir se dessiner les formes des corps, qui ont en général des températures au moins un peu distinctes les unes des autres.

[003] Une telle imagerie est utilisée dans diverses applications, comme la vision de nuit, la surveillance, ou les équipements de combat, et en particulier les lunettes de tir évoquées ci-dessus. Les images sont des images numériques. Le capteur peut être du type thermodétecteur et réagir à un changement de température par la variation notamment de sa résistance électrique, auquel cas on l’appelle un bolomètre. Les microbolomètres en particulier sont des capteurs thermiques non refroidis, utilisables à température ambiante et immédiatement, sans latence, avec une consommation d’énergie peu élevée. Un microbolomètre est constitué d'un réseau de pixels.

[004] On connait par ailleurs des équipements de vision nocturne qui peuvent être des jumelles et qui sont aussi appelés amplificateurs ou intensificateurs de lumière résiduelle. Ils utilisent un amplificateur de lumière réfléchie ou tube intensificateur de lumière (tube IL), dans le proche infra-rouge - de 800 à 1200 pm, ou un rayonnement résiduel est présent en pleine nuit à l’air libre (il s’agit du proche infra-rouge dit réfléchi présent dans une scène peu éclairée sans que l’obscurité soit néanmoins totale, l’infrarouge réfléchi étant opposé à l’infra-rouge thermique, de longueur d’onde plus grande et émis par tout corps en fonction de sa température, et qui a été évoqué ci-dessus). Les intensificateurs de lumière convertissent de faibles niveaux de photons lumineux en électrons, via une photocathode. De telles jumelles de vision nocturne peuvent être montées sur une lunette de tir.

[005] Enfin, les appareils photos et vidéo numériques courants comme ceux qui équipent les smartphones du grand public sont conçus pour traiter la gamme des longueurs d’onde visibles, et pour cela disposent d’un capteur au silicium (CCD ou CMOS), mais ce capteur a une sensibilité significative jusqu’à environ 1000 ou 1050 nm, c’est-à-dire aussi dans le proche infra-rouge. Les appareils vendus dans le commerce sont équipés d’un filtre qui est interposé entre l’extérieur de l’appareil et le capteur, mais ce filtre est assez facilement retirable.

[006] Par ailleurs, diverses situations nécessitent ou bénéficient d’une fonctionnalité de désignation par un faisceau de lumière bien dirigé sur un point particulier. La lumière de désignation est émise par un équipement chargé d’effectuer la désignation, appelé un pointeur ou un désignateur, et qui peut être porté par la personne qui observe ou être installé à proximité de celle-ci, ou au contraire être très éloigné d’elle et indépendant dans son déplacement, le lien entre l’observateur et le désignateur étant limité au fait qu’ils s’intéressent à une même scène, dont un corps, point ou objet a un intérêt qui justifie qu’on le mette en valeur, et donc qu’on le désigne, par rapport aux autres corps, points ou objets de la scène.

[007] Le pointeur émet typiquement une lumière laser, qui peut être de longueur d’onde visible. Celle-ci est observée, via sa réflexion par la surface désignée, par l’utilisateur à l’œil nu, ou éventuellement avec une optique transmettant les longueurs d’onde du visible.

[008] Dans le domaine des lunettes de tir, on dispose d’équipements qualifiés de viseurs points rouges très appréciés parmi lesquels les viseurs reflex ou reflex sight. En surplus, ces équipements peuvent être équipés d’une voie see through (vue traversante) et cette voie permet de voir une désignation faite avec une lumière visible.

[009] Evidemment, une désignation faite avec une lumière visible attire l’attention de personnes présentes sur la scène, ou d’observateurs, et dévoile ou risque de dévoiler la présence du désignateur et de la personne au profit de laquelle la désignation est effectuée, qui est, en situation de combat, un tireur. Il est donc souhaité éviter cela, en utilisant des longueurs d’onde non visibles pour la désignation.

[010] On utilise alors des désignations faites avec un pointeur ou un télémètre émettant une lumière dans le proche infra-rouge. L’onde du désignateur, dont la longueur est par exemple 930 nm ou 1064 nm, est réfléchie par le corps désigné, et elle est observée par un capteur silicium (CMOS ou CCD), chargé par ailleurs de filmer la scène en lumière visible et dont la sensibilité est étendue au proche infra-rouge (donc notamment sans le filtre qu’on connaît sur les appareils numériques commerciaux), et qui fonde une voie additionnelle dans le dispositif de vision, en plus par exemple d’une voie d’observation thermique.

[011] Mais ces désignations en proche infra-rouge sont aussi visibles par des dispositifs très courants comme les téléphones portables intelligents (smartphones), parfois moyennant une petite adaptation à savoir la suppression d’un filtre. Ainsi, ces désignations dans le proche infra-rouge ne sont pas discrètes dans un contexte où des moyens de les découvrir sont aisément disponibles. D’ailleurs, outre les téléphones portables immensément répandus, les jumelles de vision nocturne sensibles à la longueur d’onde 930 nm, fondées sur des intensificateurs de lumière (tubes IL) sont des produits accessibles largement.

[012] On dispose aussi de capteurs InGaAs sensibles à certaines ondes de la gamme d’infra-rouge courts ou SWIR (longueurs d’onde entre 1 ,2 et 3pm, SWIR signifiant shortwave infra-red, ou infra-rouge à ondes courtes). Ils permettent de visualiser une désignation faite avec une lumière spécifiquement émise dans cette gamme, comme par exemple 1 ,5 pm, qui est une longueur d’onde pour laquelle de nombreux équipements sont disponibles, en ce qui concerne l’émission et la transmission de l’onde laser. L’utilisation d’un capteur spécifique impose bien sûr une complexité aux dispositifs en embarquant, notamment car il faut harmoniser les champs perçus par les différentes caméras, et a par ailleurs un coût important.

[013] Actuellement, les lunettes de tir thermique ne comprennent pas de voie optique pour visualiser une désignation laser faite par un pointeur ou un télémètre.

[014] Pour résoudre ce problème, notamment, il est proposé de profiter, de manière originale, des propriétés de sensibilité non optimales mais tout de même significatives des capteurs de type microbolomètre dans la gamme de longueur d’ondes de l’infra-rouge réfléchi, pour étendre la sensibilité d’une caméra infra-rouge non refroidie. Il s’agit d’aller, de manière astucieuse, à l’encontre du principe selon lequel, pour éviter les aberrations chromatiques, on bloque toutes les longueurs d’onde en-dessous de 8 pm dans la chaine optique focalisant la lumière sur le capteur microbolomètrique. Certaines de ces longueurs d’onde sont, selon l’invention, toujours bloquées, alors que d’autres sont transmises et exploitées.

[015] Il est en effet proposé de détecter, avec le capteur microbolomètrique, la trace d’un pointeur, ou désignateur ou d’un télémètre laser de longueur d’onde de la gamme SWIR, et donc typiquement de longueur d’onde 1 ,54 pm, des composants adaptés à cette longueur d’onde étant particulièrement disponibles. A cette longueur d’onde, la lumière est réfléchie par les corps qu’elle rencontre.

[016] Ainsi, il est proposé une caméra thermique comprenant une chaine optique, un capteur microbolomètrique recevant une lumière focalisée par la chaine optique, et une chaine de traitement de signal pour former une image alimentée par ledit capteur microbolomètrique, la chaine optique étant adaptée à focaliser sur le capteur une première lumière issue de la scène vers laquelle le capteur est dirigé comprise dans une bande d’infra-rouge thermique délimitée du côté des valeurs de longueurs d’onde faibles. Une telle délimitation est couramment pratiquée, comme mentionné ci-dessus, pour éviter les aberrations chromatiques, et implique qu’il existe dans le système une bande de longueurs d’onde d’infra-rouge moyen pour laquelle la chaine optique est opaque. [017] Selon des caractéristiques originales, la chaine optique est également adaptée à focaliser de manière superposée sur le capteur une deuxième lumière issue de la scène et comprise dans une bande de transmission d’infra-rouge réfléchi séparée de ladite bande de transmission d’infra-rouge thermique. Quand on exprime la largeur des bandes en longueur d’onde comme cela est fait classiquement, la bande de transmission d’infra-rouge réfléchi peut être par exemple 40 à 600 fois plus étroite que la bande d’infra-rouge thermique. La bande de transmission d’infra-rouge réfléchi peut être qualifiée de fenêtre.

[018] Et de manière originale, la chaine de traitement de signal génère une image numérique sur la base des signaux fournis par le capteur microbolométrique recevant simultanément les première et deuxième lumières.

[019] L’imagerie est donc toujours effectuée par la méthode de la caméra thermique, mais on bénéficie d’une fenêtre d’observation sur l’infra-rouge réfléchi qui peut être placée par construction dans la gamme SWIR (et donc être limitée en direction du visible, et ne pas déborder vers l’infra-rouge proche), pour bénéficier de la sensibilité du microbolomètre dans cette gamme, et distinguer en superposition sur l’image thermique, des désignations faites par des pointeurs opérés par des amis ou des tiers dans cette gamme de longueur d’onde d’infra-rouge réfléchi.

[020] On choisit ainsi une longueur d’onde dans la gamme SWIR, le capteur microbolomètre conservant à cette longueur d’onde une sensibilité suffisante, par exemple plus de 10% de sa sensibilité dans l’infra-rouge thermique, ce qui n’a pas été exploité jusqu’ici. On s’intéresse au-delà de la valeur de 1 ,54 pm à la bande 1 ,2 pm à 3 pm, voire légèrement au-delà, sans pour autant descendre trop bas, pour ne pas que la désignation soit visible par des jumelles de vision nocturne à tube IL ou un appareil photographique de smartphone auquel on aurait enlevé son filtre. Ces longueurs d’onde 1 ,2 pm à 3 pm ne sont pas détectables par les capteurs CMOS (silicium) équipant les smartphones, même après qu’on ait retiré le filtre qui les protège du proche infra-rouge. Et l’effet est obtenu avec un seul capteur - le capteur microbolométrique - et non pas deux capteurs comme il aurait été naturel de prévoir, en l’occurrence un capteur spécifique pour le SWIR en plus du capteur LWIR, ce qui aurait été plus lourd, fragile et coûteux. Il n’y a pas besoin d’une deuxième caméra. La portée de reconnaissance du point de désignation est du même ordre de grandeur que la portée de la caméra thermique.

[021 ] Selon des caractéristiques optionnelles et originales,

[022] - la chaine optique peut être conçue par ses matières et les traitements des surfaces pour transmettre sélectivement, à l’exclusion des autres longueurs d’onde d’infrarouge, ladite bande d’infra-rouge thermique et la dite bande de transmission d’infra-rouge réfléchi ; [023] - la chaîne optique peut comprendre une première et une deuxième sous-chaines parallèles, la première et la deuxième sous-chaines étant respectivement adaptées à transmettre sélectivement, à l’exclusion des autres longueurs d’onde d’infra-rouge, ladite bande d’infra-rouge thermique et la dite bande de transmission d’infra-rouge réfléchi ;

[024] - les deux sous-chaines peuvent être concentriques, ou non-concentriques ;

[025] - de plus, dans sa chaine de traitement de signal, la caméra peut comprendre un moyen de détection d’une signature temporelle dans ladite lumière comprise dans la bande de transmission d’infra-rouge réfléchi pour fournir une signalétique adaptée à l’utilisateur.

[026] - la bande de transmission peut être de largeur comprise entre 10 et 100 nm.

[027] - la chaine optique peut par exemple, comprendre des composants optiques en silicium ou en chalcogénure.

[028] L’invention peut prendre les formes suivantes : une lunette de tir comprenant une caméra selon l’invention, l’optique de tir de la lunette comprenant ladite caméra et permettant d’aligner le viseur sur une superposition de ladite image et de ladite lumière comprise dans une bande de transmission d’infra-rouge réfléchi ; des jumelles de vision nocturne monoculaires, binoculaires ou bi-oculaires, pouvant être portées main libre, et comprenant une caméra selon l’invention, ou encore une caméra multi-fonctions comprenant un mode de caméra thermique selon l’invention.

Brève description des dessins

[029] L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages apparaitront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles :

[030] La figure 1 est une représentation des transmissions de lumière dans les gammes de longueur d’ondes de l’invention, pour différents matériaux, et le montage selon l’invention.

[031] La figure 2 est une illustration, selon les principes de l’invention, des portées de visibilité d’un pointeur en fonction de sa puissance

[032] La figure 3 est une vue schématique d’un mode de réalisation de l’invention.

[033] La figure 4 est une vue schématique d’un deuxième mode de réalisation de l’invention.

[034] La figure 5 présente un mode de fonctionnement de l’invention.

[035] La figure 6 présente un détail de réalisation de l’invention, dans une variante.

[036] La figure 7 présente un mode de réalisation alternatif de l’invention.

Description détaillée des dessins [037] On va donc présenter une caméra thermique adaptée pour l’exploitation d’un désignateur en bande SWIR

[038] [Fig. 1] En figure 1 , on a représenté en abscisses les longueurs d’onde de la gamme 0 à 18 pm et en ordonnées les pourcentages de transmission des ondes de longueur d’onde indiquées, pour le montage selon l’invention.

[039] Ainsi le montage présente une bande de transmission 1 de 7 à 13 pm, avec une transmission proche de 90% entre 8 et 13 pm (il s’agit de la bande IR3) et une bande de transmission 2 autour de 1 ,5 pm, de largeur 50 nm environ.

[040] Entre la bande de transmission 1 et la bande de transmission 2, il existe une bande d’opacité 3, de plusieurs pm de large, dans laquelle la lumière est bloquée avec un taux d’extinction maximal (extinction supérieure à 98% par exemple).

[041] Comme déjà mentionné, quand on exprime la largeur des bandes en longueur d’onde comme cela est fait classiquement, la bande de transmission d’infra-rouge réfléchi peut être 40 à 600 fois plus étroite que la bande d’infra-rouge thermique. La bande de transmission d’infra-rouge réfléchi peut être qualifiée de fenêtre.

[042] [Fig. 2] En figure 2, on a représenté la distance de visibilité ou portée de détection (pour une fréquence objet de 1 cy) du pointeur, ou portée du dispositif, en fonction de la puissance du pointeur. La courbe porte sur, conformément à l’invention, un laser à 1,556 pm et un capteur microbolomètre. La visibilité est de 21 km, la divergence du faisceau est 1 ,5 mrd et le diamètre de l’émission 6 mm. Le détecteur a un objectif de distance focale F, une ouverture numérique proche de F/1 , une transmission de 75% dans la gamme 8-12 pm (c’est-à-dire dans la bande LWIR, les valeurs extrêmes de cette bande pouvant être légèrement adaptées par convention) et une transmission relative à 1 ,54 pm (transmission relative par rapport à la transmission moyenne entre 8 et 12 pm c’est-à-dire dans la bande LWIR) de 85%.

[043] Le détecteur, pris comme exemple non limitatif, est un détecteur de 640x512 pixels de 12 pm NETD (Noise Equivalent Thermal Difference ou Température équivalente de bruit) 50 mK, présentant une efficacité quantique relative à 1 ,54 pm (exprimée relativement à l’efficacité dans la gamme LWIR) QE_{l T}5_{4 im}/QE_LwiR égale à environ 25% avec une fenêtre d’entrée en silicium d’épaisseur d’environ 1 mm. La sensibilité résiduelle à 1 ,54 pm est en effet de l’ordre de 20% par rapport au pic de sensibilité dans la bande IR3.

[044] L’axe des abscisses est gradué de 0 à 2 W pour la puissance du laser, et deux lignes verticales ont été tracées, pour un laser de classe 1 et un laser de classe 3B.

[045] L’axe des ordonnées est gradué de 0 à 800 m, et une ligne horizontale a été tracée à la distance correspondant à la reconnaissance d’un homme à genou avec un pouvoir de résolution de 3,5 paires de lignes - environ 360 m. [046] La fenêtre d’entrée en silicium peut être remplacée par une fenêtre en chalcogénure.

[047] [Fig.3] La figure 3 montre un mode de réalisation de l’invention. Il s’agit d’un système de tir portable 100, de type arme de poing ou fusil, comprenant une lunette de tir thermique.

[048] Il comporte un désignateur laser intégré 110, de type pointeur ou télémètre, émettant un rayonnement laser de 1 ,54 pm, dans la direction de visée.

[049] Le système de tir 100 est de plus équipé d’une caméra infra-rouge 120 non refroidie IRNR répondant aux principes de l’invention, permettant à l’utilisateur souhaitant viser une cible de visualiser dans l’écran de vision 130 qui présente la scène observée dans l’infrarouge thermique également la désignation à 1 ,54 pm. Le système de visualisation est optionnellement de type reflex sight c’est à dire qu’il dispose d’un viseur optique qui permet à l'utilisateur de regarder à travers un élément en verre partiellement réfléchissant et de voir une projection éclairée d'une autre image superposée au champ de vision en supprimant les erreurs de parallaxe, à l’aide d’une optique et/ou d’un miroir incurvé ou non incurvé.

[050] Son utilisation implique en parallèle deux chaînes de transfert optique

[051] Pour l’infra-rouge thermique, la différence de température des différentes zones de la scène ou les différents corps observés, donne une différence d’intensité apparent pour le système optique, après cheminement à travers l’atmosphère, et compte tenu des conditions atmosphériques, puis atténuation par la traversée de l’objectif de l’appareil et compte tenu de sa fonction de transfert de modulation FTM, puis traversée de la voie de visualisation d’imagerie thermique, avec sa fonction de transfert de modulation FTM, ce qui définit la différence de température minimale résoluble ou observable MRTD (pour une fréquence objet de 3,5 cy qui correspond au critère de reconnaissance)

[052] Pour la désignation dans la bande SWIR, la différence de contraste des différentes zones de la scène ou les différents corps observés et la luminance de spot de désignation observé, donnent une différence de contraste apparent pour le système optique, après cheminement à travers l’atmosphère, et compte tenu des conditions atmosphériques, puis atténuation par la traversée de l’objectif de l’appareil et compte tenu de sa fonction de transfert de modulation FTM, puis traversée de la voie de visualisation du pointeur, avec sa fonction de transfert de modulation FTM, ce qui définit le contraste minimum résoluble ou observable MRC (pour une fréquence objet de 1 cy qui correspond au critère de détection).

[053] [Fig. 4] La figure 4 montre un autre mode de réalisation de l’invention. Il s’agit à nouveau d’un système de tir portable 200, de type arme de poing ou fusil, comprenant une lunette de tir thermique. Cette fois-ci il ne comporte pas le désignateur laser, qui est placé ailleurs, et est indépendant dans ses déplacements du système de tir. Typiquement, il peut s’agir d’un désignateur laser embarqué par un véhicule aérien comme un avion 210, ou un véhicule terrestre, comme une voiture, un véhicule de combat, ou encore un deux-roues - ces véhicules peuvent notamment embarquer une caméra multi-fonctions chargée d’émettre la désignation laser - mais la désignation laser peut être émise par un dispositif monofonction dédié à cette émission.

[054] A nouveau, le système de tir 200 est de plus équipé d’une caméra infra-rouge 220 non refroidie IRNR répondant aux principes de l’invention, permettant à l’utilisateur souhaitant viser une cible de visualiser dans l’écran de vision 230 qui présente la scène observée dans l’infra-rouge thermique également la désignation à 1 ,54 pm. Le système de visualisation est optionnellement de type reflex sight.

[055] [Fig. 5] La figure 5 montre la visualisation dans l’écran du système de tir, avec une caractéristique optionnelle, consistant en un traitement numérique de l’image issue du capteur p-bolomètre permettant d’identifier une signature temporelle de type hachage temporel (aussi qualifié de fréquentiel) du ou des éléments de désignation. On dispose donc, dans la chaine de traitement du signal d’un moyen de détection de la signature temporelle. En fonction de la signature reconnue, qui peut par exemple être classée en deux types « ami » et « ennemi », à l’aide d’une base de données si nécessaire, il y a un affichage différent d’un symbole de désignation par exemple par deux couleurs différentes, ou à l’aide de formes géométriques ou réticules différents. Ici, on a représenté une désignation ennemie 50 avec un triangle qui peut être rouge, et on a représenté une désignation amie 60 avec une croix ou une étoile qui peut être bleue. Si une désignation ennemie est observée, cela indique que l’objet de cette désignation, qui est souvent un soldat, est télémétré par un ennemi, et l’invention permet donc de le prévenir, s’il s’agit d’un soldat ami, pour qu’il se mette à l’abri ou échappe à la télémétrie dont il fait l’objet.

[056] L’invention permet, à l’aide de cette analyse de signature, d’augmenter la portée de détection et d’améliorer l’ergonomie de visualisation en mode full contour.

[057] En l’absence d’une étude d’une signature temporelle des points de désignation dans l’appareil de visualisation, l’affichage est mené à l’aide du capteur microbolomètre et de sa sensibilité qui dépend des longueurs d’onde, de telle sorte que le point de désignation est perçu par l’utilisateur comme un élément circulaire de dimension caractéristique présentant une différence locale de température par rapport à l’environnement ou un gradient de température du centre du cercle vers l’extérieur du cercle en fonction des modes de visualisation proposés par l’appareil.

[058] S’agissant de la réalisation de la chaine optique, on a selon un mode de réalisation particulier une chaine de transmission optique unique constituée de composants optiques en chalcogénure et/ou silicium, les composants optiques ayant été traités par une combinaison de traitements optiques ou un traitement optique unique, incluant par exemple un traitement anti-reflets choisi judicieusement en combinaison avec les matières exactes des composants optiques, l’ensemble étant dimensionné pour transmettre le flux lumineux selon le gabarit souhaité, à savoir

[059] - Une bande de transmission d’infra-rouge thermique limitée à la bande 8-12 pm, les coupures à 8 et 12 pm, ayant pour rôle de réduire les contraintes de correction chromatique sur les optiques pour l’imagerie thermique - ces coupures se font progressivement mais rapidement sur un intervalle qui peut être de 1 pm entre l’absence de transmission, et la transmission efficace de la bande de transmission (par exemple 75%). La bande de transmission de l’infra-rouge thermique est adaptée à la gamme spectrale de réponse optimale d’un capteur bolométrique (entre 8 et 13 pm).

[060] - Une bande de transmission d’infra-rouge réfléchi d’environ 50 nm de large autour de 1 ,54 pm afin de visualiser le point de désignation, cette bande de transmission d’infrarouge réfléchi étant séparée, en terme de longueur d’onde par rapport à la bande d’imagerie thermique, de la bande de transmission d’infra-rouge thermique, par une bande 4 à 5 pm de largeur sans transmission. De plus, les longueurs d’onde plus proches du visible sont bloquées, pour garantir la sélection des désignations faites volontairement aux longueurs d’onde SWIR, et typiquement, par praticité de construction, à la longueur d’onde de 1,54 pm..

[061] - Et une bande d’opacité entre la bande de transmission d’infra-rouge réfléchi et la bande de transmission d’infra-rouge thermique, environ entre la longueur d’onde 2 pm et la longueur d’onde 6,5 pm (soit en prenant ces valeurs, une largeur de 4,5 pm). Ainsi, la bande de transmission d’infra-rouge thermique est limitée vers les longueurs d’onde faible, puisqu’elle est suivie dans cette direction d’une bande d’opacité, et cela permet d’éviter les aberrations chromatiques pour la fonction d’imagerie thermique.

[062]

[063] [Fig. 6] La figure 6 présente un autre mode de réalisation de l’appareil incluant deux chaînes optiques distinctes pour les deux gammes de fréquences à transmettre pour la lumière devant être focalisée sur le capteur microbolomètre 300. Dans ce cas particulier une pupille spectrale est utilisée, ou encore un diaphragme spectral, et les deux chaînes optiques distinctes sont concentriques. La partie externe 310, périphérique, annulaire, permet de faire passer les longueurs d’onde de la bande LWIR pour l’imagerie thermique, et la partie centrale 320 permet de faire passer les longueurs d’onde de la bande de transmission d’infra-rouge réfléchi, ou infra-rouge SWIR pour visualiser la désignation. Une construction inversée est prévue en variante. Une lentille de focalisation 330 amène le faisceau, initialement collimaté, sur le détecteur 300. Les lumières infra-rouge thermique et infra-rouge réfléchi sont superposées à l’échelle du pixel.

[064] [Fig. 7] La figure 7 présente un autre mode de réalisation de l’appareil incluant à nouveau deux chaînes optiques distinctes pour les deux gammes de fréquences à transmettre pour la lumière devant être focalisée sur le capteur microbolomètre 300. Dans ce cas particulier un moyen de combinaison de faisceaux est utilisé, tel qu’une lame 350 placée à 45° des faisceaux, et les deux chaines optiques distinctes 360 et 370 sont parallèles et fusionnées à l’approche du capteur microbolomètre 300. La partie supérieure, sur la figure, permet de faire passer les longueurs d’onde de la bande de transmission d’infra-rouge réfléchi ou infra-rouge SWIR pour visualiser la désignation, et la partie inférieure, permet de faire passer les longueurs d’onde de la bande LWIR pour l’imagerie thermique. Une construction inversée est prévue en variante. Les lumières infra-rouge thermique et infrarouge réfléchi sont superposées à l’échelle du pixel.

[065] Les variantes des figures 6 et 7 peuvent intégrer des traitements optiques pour favoriser la transmission dans les bandes de fréquences souhaitées, et exclure les longueurs d’onde des bandes non souhaitées.

[066] L’invention peut être mise en œuvre sur des jumelles de vision nocturne main libre intégrant une voie IRNR permettant la visualisation d’un pointeur ou d’un télémètre laser 1 ,54 pm.

[067] L’invention peut aussi être mise en œuvre sur une caméra multifonctions (dotée typiquement de plusieurs des fonctions suivantes : télémètre, compas magnétique, pointeur laser, gyromètre et voies directes optiques) intégrant une voie IRNR et une désignation laser 1 ,54 pm. Le pointeur ou télémètre peut être intégré dans la caméra multi-fonctions. Celle-ci a plusieurs modes, comme notamment un mode de vision de jour, ou également un mode fondé sur un capteur infra-rouge refroidi.

Claims

REVENDICATIONS

1. Caméra thermique comprenant une chaîne optique, un capteur microbolométrique (300) recevant une lumière focalisée par la chaine optique, et une chaine de traitement de signal pour former une image, la chaine de traitement de signal étant alimentée par ledit capteur microbolométrique (300), la chaine optique étant adaptée à focaliser sur le capteur (300) une première lumière issue de la scène vers laquelle le capteur est dirigé comprise dans une bande d’infra-rouge thermique (1) délimitée du côté des valeurs de longueurs d’onde faibles, ladite caméra étant caractérisée en ce que la chaine optique est également adaptée à focaliser, de manière superposée, sur le capteur microbolométrique (300) une deuxième lumière issue de la scène et comprise dans une bande de transmission d’infra-rouge réfléchi (2) séparée de ladite bande d’infra-rouge thermique (1), la chaine de traitement de signal générant une image numérique sur la base des signaux fournis par le capteur microbolométrique recevant simultanément les première et deuxième lumières.

2. Caméra thermique selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la chaine optique est conçue par ses matières et les traitements de ses surfaces pour transmettre sélectivement, à l’exclusion des autres longueurs d’onde d’infra-rouge, ladite bande d’infra-rouge thermique (1) et la dite bande de transmission d’infra-rouge réfléchi (2).

3. Caméra thermique selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que la chaine optique comprend une première et une deuxième sous-chaines parallèles, la première et la deuxième sous-chaines étant respectivement adaptées à transmettre sélectivement, à l’exclusion des autres longueurs d’onde d’infra-rouge, ladite bande d’infra-rouge thermique (1) et la dite bande de transmission d’infra-rouge réfléchi (2).

4. Caméra thermique selon la revendication 3, caractérisée en ce que les deux sous- chaines sont concentriques (310, 320), ou non-concentriques (360, 370) et dans ce cas, fusionnées par une lame (350) de combinaison de faisceaux.

5. Caméra thermique selon l’une des revendications 1 à 4, comprenant de plus, dans la chaine de traitement de signal, un moyen de détection d’une signature temporelle dans ladite deuxième lumière comprise dans la bande de transmission d’infra-rouge réfléchi pour fournir à l’utilisateur une signalétique adaptée (50, 60).

6. Caméra selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la bande de transmission d’infra-rouge réfléchi (2) est de largeur comprise entre 10 et 100 nm.

7. Caméra thermique selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la chaine optique comprend des composants optiques en silicium ou en chalcogénure.

8. Lunette de tir (100 ; 200) comprenant une caméra selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l’optique de tir de la lunette comprend ladite caméra et permet d’aligner le viseur sur une superposition de ladite image et de ladite deuxième lumière comprise dans une bande de transmission d’infra-rouge réfléchi.

9. Jumelles de vision nocturne monoculaires, binoculaires ou bi-oculaires, pouvant être portée main libre, et comprenant une caméra selon l’une des revendications 1 à 7.

10. Caméra multi-fonctions comprenant une caméra thermique selon l’une des revendications 1 à 7.