FR2571197A1 - Camera a imageur a semi-conducteurs avec controle de refroidissement - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE CAMERA VIDEO POUR IMAGEUR A SEMI-CONDUCTEURS. SELON L'INVENTION, ELLE COMPREND UN MOYEN OPTIQUE 10 POUR IMAGER LA LUMIERE D'UNE SCENE ECLAIREE, UN IMAGEUR A SEMI-CONDUCTEURS 12 REPONDANT A CETTE LUMIERE POUR DEVELOPPER DES SIGNAUX DE SORTIE REPRESENTATIFS DE LA SCENE, CES SIGNAUX CONTENANT UNE COMPOSANTE NON REPRESENTATIVE DE L'IMAGE QUI FORME UN POURCENTAGE ACCRU DU SIGNAL DE SORTIE EN REPONSE A LA DIMINUTION DE LA QUANTITE DE LUMIERE OU A L'AUGMENTATION DE TEMPERATURE DE L'IMAGEUR; UN MOYEN DE REFROIDISSEMENT 26; UN MOYEN D'ASSERVISSEMENT THERMIQUE 28 RELIE AU MOYEN DE REFROIDISSEMENT POUR REGLER LE REFROIDISSEMENT DE L'IMAGEUR; ET UN MOYEN DE CONTROLE DE REFROIDISSEMENT 36 RELIE AU MOYEN D'ASSERVISSEMENT POUR CHANGER LE POINT DE FONCTIONNEMENT EN REPONSE AU NIVEAU RELATIF DE LA COMPOSANTE NON REPRESENTATIVE DE L'IMAGE PAR RAPPORT AUX SIGNAUX REPRESENTATIFS DE LA SCENE A LA SORTIE DE L'IMAGEUR. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A LA TELEVISION.

Description

i 2571197 Cette invention se rapporte à une caméra comprenant un imageur à

semiconducteurs qui est refroidit

pour réduire le bruit et le courant d'obscurité dépen-

dant de la température tout en diminuant la consommation d'énergie par le refroidisseur. Des caméras de télévision portables ayant des imageurs à semiconducteurs apparaissent actuellement sur

le marché. Ces caméras sont très avantageuses, en parti-

culier en tant que caméras portablespar le fait qu'elles sont extrêmement solides, petites, consomment peu d'énergie et que leurs imageurs ont tendance à ne pas se dégrader avec l'âge. Cependant, elles présentent certains inconvénients en comparaison aux caméras ayant des tubes capteurs conventionnels. L'inconvénient est la production de composantes non voulues de signaux non représentatifs de l'image, comme du bruit et des niveaux élevés de courants de fuite, du fait de propriétés uniques des imageurs à semiconducteurs. Ces propriétés

forcent les courants de fuite au niveau du noir dépen-

dant de la température et non uniformes dans l'espace à apparaître comme un signal même en l'absence de lumière, c'est-à-dire des courants d'obscurité. La non uniformité des courants d'obscurité a pour résultat un nuancement du niveau du noir et/ou un glissement de couleur de l'image subséquemment reproduite. Le problème du bruit dû aux sources dépendant de la température et aux courants d'obscurité non uniformes dans l'espace est aggravé par la puissance dissipée dans l'imageur et son circuit de support pendant le fonctionnement, qui peut provoquer une augmentation de température de l'imageur pouvant atteindre 30 C au-dessus de la température ambiante de

l'air en dehors de la caméra.

Les composantes non voulues de signaux non représentatifs de l'image et dépendant de la température, comme le bruit et le courant d'obscurité, augmentent avec

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les augmentations de la température. Par ailleurs, lorsque l'on fait fonctionner la caméra dans des scènes à faible éclairement, la quantité de lumière atteignant l'imageur peut être réduite d'un niveau préféré et a pour résultat un niveau réduit du signal représentatif de l'image qui est fourni par l'imageur. Ainsi, bien qu'une caméra comprenant des imageurs à semiconducteurs puisse produire une bonne performance de bruit et un bon nuancement du niveau du noir lors d'un fonctionnement à la température ambiante en conditions ordinaires d'éclairement, la performance de bruit et le nuancement du niveau du noir peuvent ne pas être satisfaisants en conditions de faible niveau de lumière comme on peut en subir lors de la prise de scènes de nuit ou de scènes d'intérieur en lumière ambiante. En conséquence, il est souhaitable de refroidir un imageur à semiconducteurs pour réduire le

niveau du bruit dépendant de la température et les cou-

rants d'obscurité dans son signal de sortie lorsque la caméra fonctionne dans des scènes ayant un faible éclairement, de façon qu'un rapport signal/bruit (S/N) satisfaisant et un faible nuancement du niveau du noir soient

obtenus pour le signal à la sortie de l'imageur.

Le refroidissement peut être accompli par un refroidisseur

thermoélectrique, qui peut être un dispositif à semi-

conducteurs par lequel le courant passe afin de pomper l'énergie thermique au loin d'une surface refroidie selon le phénomène bien connu de Peltier. Cependant, certains des avantages de l'imageur à semiconducteurs par rapport à l'imageur du type à tube sont perdus lorsque l'on

utilise le refroidissement, en effet l'énergie supplé-

mentaire requise pour le refroidisseur thermoélectrique augmente le drain d'énergie sur l'alimentation en courant de la caméra. Comme une majorité de caméras à imageur à semiconducteurs sont portables et fonctionnent à l'aide de batterie, le temps de fonctionnement de la caméra

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entre des charges de la batterie est trop réduit du fait du drain accru d'énergie du refroidisseur. Si le refroidisseur thermoélectrique est constamment utilisé pour maintenir l'imageur à semiconducteurs à une température prédéterminée, une énergie inutile est utilisée lorsque la caméra fonctionne dans des conditions o une performance satisfaisante signal/bruit

pourrait être obtenue avec moins ou pas de refroidis-

sement. Il est par conséquent souhaitable de diminuer lO le drain d'énergie provoqué par un refroidisseur thermoélectrique sans sacrifier de manière remarquable au S/N o à la performance d'uniformité du niveau du

noir de la caméra.

Selon la présente invention, un moyen de refroi-

dissement est relié à un imageur à semiconducteurs pour retirer la chaleur de l'imageur. Un asservissement thermique est couplé au moyen de refroidissement pour régler le refroidissement de l'imageur à un point donné

de fonctionnement. Un moyen de contrôle du refroidis-

sement relié à l'asservissement thermique change le

point donné de fonctionnement selon la différence rela-

tive entre une composante non représentative de l'image et les signaux de sortie représentatifs de la scène de l'imageur. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparaîtront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure I donne un schéma bloc d'une caméra àimageur à semiconducteurs comprenant un appareil de contrôle d'asservissement thermique construit selon l'invention;

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- la figure 2 est un schéma de circuit détaillé d'un appareil de contrôle d'asservissement thermique pour refroidir l'imageur à semiconducteurs dans la caméra de la figure 1; - les figures 3a et 3b illustrent sous forme de schéma bloc, un autre appareil d'asservissement utilisé avec l'imageur à semiconducteurs de la caméra de la figure 1; et - la figure 4 est une vue en coupe transversale d'un imageur à semiconducteurs relié thermiquement à

un refroidisseur thermoélectrique.

Sur la figure 1, un circuit optique 10, comprenant un iris 11 (et une lentille et peut-être un prisme ou un obturateur rotatif, non représentés) focalise une image de lumière réfléchie par une scène éclairée (non représentée) sur un imageur 12 à semiconducteurs. L'iris 11 est commandé d'une manière conventionnelle (non

représentée) pour contrôler la quantité de lumière attei-

gnant l'imageur à une quantité préférée malgré des variations de l'éclairement de la scène. L'imageur 12 peut être un imageur à dispositif à couplage de charge (CCD) du type bien connu àôtransfert de champ ou autre

type de capteur à semiconducteurscomme du type métal-

oxyde-semiconducteur. Un générateur de signaux d'horloge 14 appliqué de signaux multiphasés d'horloge à l'imageur 12 pour contrôler la production des charges représentatives de l'image intégréesdans l'imageur 12 et leur transfert

en tant que signaux de sortie de l'imageur 12 à un cir-

cuit 16 de récupération de signaux. Le circuit 16 développe des signaux analogiques représentatifs de l'image à partir des échantillons de charge fournis par l'imageur 12 selon l'une des diverses techniques bien connues de récupération de signaux, comme le double

échantillonnage en corrélation. Le signal analogique four-

ni par le circuit 16 de récupération est appliqué à un circuit 18 de traitement de signaux qui comprend un circuit

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ordinaire de traitement de signaux de caméra pour, par exemple, le nuancement, la correction de chute du signal, la correction du gamma, le blocage, l'effacement et analogues afin de produire un signal composite de télévision en couleur tel qu'un signal NTSC, à sa sortie. Le circuit 18 de traitement de signaux comprend un préamplificateur 20 à son entrée dont le gain est sélectivement contrôlé à des niveaux relatifs prédéterminés par un commutateur multiposition S1. Le commutateur Si correspond à un contrôle de sensibilité pour la caméra

de la figure 1. La sensibilité de la caméra est normale-

ment accrue lorsque l'éclairement de la scène est si faible que même si l'iris ll était totalement ouvert, la quantité de lumière réduite à partir de la quantité préféréeatteindraitl'imageur 12. Pour diminuer le bruit dans le signal vidéo composite qui peut être produit par

le circuit 16 de récupération de signaux et le pré-

amplificateur 20, il est souhaitable de faire fonctionner le préamplificateur 20 à un gain relatif préétabli par exemple de 0,2 dB. Cependant, des gains par exemple de 6 dB et 18 dB sont prévus pour le préamplificateur 20 pour augmenter la sensibilité de la caméra lorsqu'une quantité réduite de lumière atteint l'imageur 12, par

exemple lorsque l'on filme des scènesde faible éclairement.

Le préamplificateur 20 comprend une entrée 22 de réglage du gain à utiliser pour établir les divers gains relatifs du préamplificateur 20 en réponse à un niveau appliqué de tension de réglage du gain. Le niveau de tension de réglage du gain est développé par un diviseur de tension 24 qui comprend une résistance R1 qui est reliée entre une alimentation en tension stable +V(produite par la batterie de la caméra) et le curseur du commutateur S1 et des résistances R2, R3 et R4 qui sont couplées des positions respectivement de gain de 18, 6 et 0 dB du commutateur S1, à une source commune de référence telle

que le potentiel de la masse.

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Un refroidisseur thermoélectrique 26 est en contact thermique avec l'imageur 12. Le refroidisseur 26 peut être du type Peltier bien connu qui pompe la chaleur au loin d'une surface refroidie lorsqu'il est excité par un courant continu. Le courant continu pour exciter le refroidisseur 26 est dérivé de la batterie 27 de la caméra. La quantité de courant continu qui est appliqué est réglée par un asservissement thermique

28. L'asservissement 28 comprend un capteur 30 de tempé-

rature thermiquement couplé à l'imageur 12 pour appliquer un signal indiquant la température de l'imageur 12 à l'entrée inverse d'un comparateur 32. Un diviseur réglable de tension 34 comprenant des résistances RS, 56' R7 et R8 et un commutateur multiposition S2, agencé d'une manière analogue et l'agencement d'ajustement du gain 24, appliqué à un signal de référence à l'entrée directe du comparateur 32. Le niveau du signal de référence établit un point prédéterminé d'établissement de température auquel l'asservissement 28 réglera le refroidissement de l'imageur 12. Plus particulièrement, à chaque fois que le niveau du signal indiquant la température à la sortie du détecteur 30 indique que la température de l'imageur est au-dessus du point établi, le comparateur 32 applique

un signal de commande à une entrée de réglage d'un con-

trôle de courant 36, qui permet au courant continu de la batterie 27 de la caméra d'être appliqué 'pour exciter le refroidisseur 26. Quand le refroidisseur 26 a réduit la température de l'imageur 12 au point o le niveau du signal indiquant la température à la sortie du capteur30 est dans une gamme prédéterminée du signal de référence, indiquant que la température de l'imageur 12 a atteint la température établie prédéterminée, le comparateur 32 force le niveau du signal de commande à changer à un niveau qui force le réglage 36 à désexciter le refroidisseur

26. Un exemple d'un refroidisseur thermoélectrique commer-

cialisé que l'on peut utiliser avec cette invention est

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le module en céramique miniature n FCO.6-66-06L

"Frigichip" de Melcor (marque déposée de Melcor).

Le présent inventeur a reconnu que lorsque la caméra fonctionne en conditions de lumière normale, comme des scènes bien éclairées à l'intérieur ou des scènes de jour à l'extérieur, la quantité de lumière atteignant l'imageur est telle que les signaux fournis par l'imageur peuvent avoir un rapport signal/bruit satisfaisant (c'est-à-dire un bruit non représentatif l0 de l'image et un courant d'obscurité suffisamment faibles par rapport au courant du signal représentatif de l'image) sans aucun refroidissement de l'imageur. Cependant,

comme on l'a précédemment noté, lorsque l'on fait fonc-

tionner la caméra la nuit ou bien dans des zones peu éclairées, le refroidissement de l'imageur peut être nécessaire pour réduire le bruit non représentatif de l'image et le courant d'obscurité qui dépendent de la température pour obtenir une performance satisfaisante signal/bruit. Un refroidissement inutile de l'imageur

est désavantageux, en particulier dans une caméra por-

table car il nécessite l'énergie de la batterie et par conséquent écourte le temps de fonctionnement portable de la caméra. Selon l'invention, le point de régulation de l'asservissement pour refroidir l'imageur est changé selon les changements de la quantité de lumière atteignant l'imageur, ce qui nécessite un changement de l'ajustement de sensibilité de la caméra. Ainsi, sur la figure l, le curseur du commutateur S2 est solidaire, pour fonctionner à l'unisson avec la position du commutateur 51 (comme cela est indiqué par la ligne en pointillé) de façon que le niveau du signal de référence change concurremment

avec les changements de l'ajustement du gain du préampli-

ficateur 20. Comme dans la pratique, le préamplificateur fonctionne de manière souhaitable à l'ajustement relatif le plus faible du gain (c'està-dire 0 dB) pour la

meilleure performance signal/bruit, les plus hautes posi-

tions du gain, c'est-à-dire 6 dB et 18 dB ne sont utilisées que lorsque l'on fait fonctionner la camera dans des domaines ayant un éclairement relativement faible de la scène. Lorsque l'éclairement de la scène est faible, le signal représentatif de l'image fourni par l'imageur 12 est faible et le niveau du bruit dépendant de la

température est un pourcentage accru du signal, rédui-

sant ainsi la performance signal/bruit de la caméra.

Plus particulièrement, un rapport signal/bruit de 65 dB à 560 lux produit une performance satisfaisante. A la température ambiante (environ 23 C) et à de faibles niveaux d'éclairement de la scène, par exemple de 70 lux, le rapport S/N du signal à la sortie de l'imageur se dégrade d'environ 18 dB à environ 47 dB. La réduction de la température de l'imageur 12 d'environ 32 C réduit le niveau du bruit et du courant d'obscurité dépendant

de la température d'environ 12 dB, donc on peut de nou-

veau obtenir une performance signal/bruit satisfaisante.

De manière plus importante, peut-être, un plus faible courant d'obscurité peut réduire le nuancement du niveau du noir au point o une performance satisfaisante de la caméra est de nouveau obtenue. En conséquence, lorsque Sl.est à la position du gain à 18 dB, le commutateur S2 développe un niveau pour le signal de référence qui règle le refroidissement de l'imageur à un point établi à environ 32 C de moins que le point établi à la position du gain de 0 dB. Tandis que l'éclairement de la scène augmente, l'opérateur de la caméra fait successivement fonctionner le commutateur S1 pour abaisser les ajustements du gain du préamplificateur 20 ce qui provoque, par le commutateur 52, une augmentation en succession du point établi de température au point établi de température pour un gain relatif du préamplificateur de 0 dB, c'est-à-dire 230C. Selon un autre aspect de l'invention, l'excitation et la désexcitation du refroidisseur 26 en réponse au

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signal de commande de l'asservissement thermique 28, sont forcées à se produire durant les périodes o l'imageur 12 ne fournit pas de signal de sortie qui

sera utilisé pour développer le signal vidéo composite.

Cela est souhaitable car l'excitation et la désexcitation du refroidisseur 26 peuvent provoquer un bruit qui pourrait être capté par l'imageur 12 et contaminer de manière non souhaitable son signal de sortie. Dans un mode de réalisation préféré, le contrôle 36 comprend un moyen pour synchroniser son contrôle de l'énergie au refroidisseur 26 pour qu'il se produise pendant la partie d'effacement vertical d'un intervalle de trame de télévision. Les détails du moyen de synchronisation

seront décrits ci-après en se référant à la figure 2.

La figure 2 montre des détails d'un mode de réalisation préféré de l'asservissement thermique 28 de la figure 1. Une diode 202 (qui peut faire corps avec l'imageur 12) est prévue pour être polarisée en direct par une résistance 204 reliée à une alimentation à - 5 volts et produire à sa cathode une tension qui, du fait du courant constant produit par la résistance 204, change

en niveau en réponse à des changements de température.

La cathode de la diode 202 est reliée à l'entrée inverse d'un compa-

rateur 206 de conception conventionnelle, comme un circuit

intégré RCA CA3290A. Un réseau diviseur de tension compre-

nant des résistances 208, 210 et 212 reçoit la tension de référence d'ajustement de température au curseur du commutateur 52 indiqué sur la figure 1 à la jonction entre les résistances 210 et 212. La tension développée à la jonction des résistances 208 et 210 du diviseur est

appliquée à l'entrée directe du comparateur 206. La résis-

tance 210 est ajustée pendant la fabrication pour tenir-

compte de la chute de tension réelle de la diode 202 à

la température ambiante et du décalage de tension du compa-

rateur 206.

Le comparateur 206 change de niveau de son signal de sortie d'un niveau bas à un niveau haut et inversement, en la 2571197 réponse à des variations du niveau de tension sensible à la température développé par la diode 202 autour du

niveau de tension de référence à son entrée directe.

Le curseur du commutateur S2 de la figure 1, étant relié à la jonction des résistances 210 et 212, atténue le

niveau de tension appliqué à l'entrée directe du compa-

rateur 206 afin de changer le point d'établissement de température de l'asservissement thermique 28 en réponse à des changements de la sensibilité de la caméra, qui sont effectués pour compenser de faible niveau de lumière

atteignant l'imageur 12 comme on l'a précédemment décrit.

Un circuit de décalage de tension comprenant des résistances en série 214, 216, 218 et 220 relié entre + 5 volts et - 5 volts, reçoit le signal à la sortie du comparateur à la jonction des résistances 216

et 218. Le comparateur 206 force la tension à cette jonc-

tion à varier entre 0 et - 5 volts. Des valeurs des résistances 214-220 sont tels qu'indiquées sur la figure 2 pour développer un signal à un niveau haut d'environ + 3,5 volts à la jonction des résistances 214 et 216 lorsque le niveau de sortie du comparateur 206 est à un niveau haut de 0 volt. La jonction entre les résistances 214 et 216 produit le signal de commande à l'entrée de données (D) d'une bascule ou flip-flop 222. Une résistance de réaction positive 224 est reliée à la jonction des résistances

218 et 220 pour introduire unehysteresis dans le fonction-

nement du comparateur 206 pour empêcher un fonctionnement indéterminé du comparateur lorsque la température de l'imageur est proche du point établi de température. La valeur illustrée pour la résistance 224 établit environ

unehysterésis de 2 C. Le condensateur 226 accélère l'opé-

ration d'hystérésis.

La sortie de la bascule ou flip-flop 222 est reliée à la porte d'un transistor à effet de champ 228 dont le drain est relié au refroidisseur 26 et dont la source et le substrat sont reliés à la masse. Lorsque la sortie Q est à l'état haut, le transistor 228 est rendu conducteur et le courant est fourni de la source à + 5 volts à travers une résistance 230 de limitation de courant pour exciter le refroidisseur 26. Lorsque la sortie Q est à l'état bas, le transis- tor 228 est rendu non conducteur et le refroidisseur 26 est désexcité. La bascule 222 et le transistor 228 forment le contrôleur 36 de la figure 1, comme cela est indiqué par les lignes en pointillé sur la

figure 2.

Comme on l'a précédemment noté, selon un aspect de l'invention, le fonctionnement du contrôleur 36 est synchronisé sur l'intervalle d'effacement vertical d'une trame de télévision. Ainsi, l'entrée d'horloge (CLK) de la bascule 222 reçoit une impulsion ayant un

niveau logique haut temporisé pour coïncider avec l'in-

tervalle d'effacement vertical. Cette impulsion peut

être fourniepar l'horloge 14 de la figure 1. En consé-

quence, des changements du niveau de la sortie Q de la bascule 222 sont synchronisés pour se produire au flanc menant du signal CLK et parconséquent se produire pendant l'intervalle d'effacement vertical. Cela évite la possibilité qu'un bruit non voulu produit par l'excitation et la désexcitation du refroidisseur n'affecte le signal à la sortie de l'imageur pendant la période

active d'aller de la trame de télévision.

Des moyens autres que le commutateur S2 et le capteur 30 pour développer le point d'établissement de température et d'indication des signaux, respectivement, peuvent être utilisés dans l'asservissement thermique 28 et sont

décrits par rapport aux figures 3a et 3b.

Sur la figure 3a, un signal de réglage automatique du gain (AGC) qui règle automatiquement le gain des étages amplificateurs dans le processeur de signaux 18 en réponse à des changements de la quantité de lumière atteignant

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l'imageur 12, est appliqué à un circuit de décalage

du niveau 300 pour appliquer le signal du point d'éta-

blissement de température à l'entrée directe du compa-

rateur 206 au lieu du signal de la jonction des résistances 208 et 210, modifié par la position du commutateur S2. Le circuit de décalage de niveau 300 peut simplement comprendre un réseau résistif pour décaler en tension le signal AGC ou bien peut comprendre plusieurs diodes

en parallèle pour établir des points de rupture dans la.

quantité ou le degré de décalage de niveau, comme le

savent bien ceux qui conçoivent les circuits.

Par ailleurs, bien que la régulation du refroidis-

sement de l'imageur ait été décrite jusqu'à ce point en tant que régulation à une température établie prédéterminée, comme c'est en réalité le niveau du signal dépendant de la température et non représentatif d'une scène qu'il faut contrôler, ce niveau peut être détecté directement, plutôt qu' obtenu en détectant la température. Par exemple, le courant d'obscurité de l'imageur peut être directement détecté en appliquant le signal indiquant la

température à l'entrée inverse du comparateur 206 de la figure 2.

Cela est montré sur la figure 3b.

Sur la figure 3b, un imageur 302 à dispositif à couplage de charge à transfert de trame bien connu de ceux qui sont compétents en la matière, est illustré et il comprend une zone photosensible de formation de l'image 304 appelée le registre A, une zone 306 de

stockage de trame appelée le registre B et un registre 308 d'extrac-

tion séquentielle de ligne appelé le registre C. En bref, un masque bloquant la lumière, indiqué par les-hachures, bloque les registres B et C 306 et 308 par rapport à la lumière de façon que seul le registre A 304 développe un champ de charges représentatives de l'image. A la fin d'un intervalle d'intégration de l'image, comme 1/60 d'une seconde, les charges développées dans le registre A 304 sont transférées au registre B 306 de façon que le registre A 304 puisse intégrerla trame suivante de charges pendant

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l'intervalle suivant de 1/60 seconde À Tandis que le champ suivant de charges est intégré dans le registre A 304, le registre C 308 extrait séquentiellement du registre B 306 chaque ligne de charges du champ intégré ou trame antérieure. Le registre B 308 masqué est construit pour avoir une colonne supplémentaire de zone photosensible de formation de l'image qui ne reçoit ni la lumière du fait du masque et n'est pas non plus chargéepar le registre A 304 et ainsi toute charge intégrée dans cette zone supplémentaire est représentative uniquement du courant d'obscurité. Un commutateur 310 est commandé par un signal à la fréquence

ligne de télévision pour laisser les charges représen-

tatives de l'image qui sont fournies par le registre C 309 passer vers le circuit 16derécupération de signaux tout en laissant passer les charges provenant de la zone photosensible supplémentaire qui sont représentatives du

courant d'obscurité seulement, vers un circuit d'inté-

gration 312. L'intégrateur 312 intègre les charges du courant d'obscurité qui sont fournies séquentiellement par ligne pendant l'intervalle de trame et il est remis à zéro par une impulsion de l'horloge 14 à la fin de la trame. Avant d'être remis à zéro, un circuit 314 d'échantillonnage et de maintien échantillonne le signal du courant d'obscurité intégré. Un filtre passe bas 316 filtre la sortie du circuit d'échantillonnage et de maintien 314 pour produire un signal ayant un niveau directement représentatif du niveau du courant d'obscurité de l'imageur appliqué à l'entrée inverse du comparateur

206 de la figure 2 au lieu du signal indiquant la tempé-

rature de la diode 202.

La figure 4 est une vue en coupe transversale d'une pastille d'imageur à semiconducteurs410 à substrat aminci qui est collée à une plaque mince en verre 412

et abritée dans un bloc comprenant un support convention-

nel de substrat 414 et un couvercle 416 la fermant

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hermétiquement. Un refroidisseur thermoélectrique généralement désigné en 418 comprend un bus thermique supérieur 420 qui porte contre l'intérieur du couvercle 416 et un bus thermique inférieur 422 qui porte contre la surface de la pastille 410 de l'imageur qui doit être refroidie. Un matériau semiconducteur 424 relié entre les bus 420 et 422 pompe la chaleur du bus 422 vers le bus 420 lorsqu'il est électriquement excité par un courant continu selon l'effet Peltier précédemment noté. Le couvercle 416 est en contact thermique avec le bus thermique 420 et un matériau thermiquement conducteur tel qu'une tresse de cuivre 426 est thermiquement fixé au sommet du couvercle 416 pour aider à éloigner la chaleur

pompée par le refroidisseur thermoélectrique du cou-

vercle vers un radiateur thermique (non représenté).

Un câble conducteur électrique 428 traverse un trou dans le couvercle 416 pour transmettre le courant d'excitation électrique au refroidisseur thermoélectrique 418. Un époxy 429 est utilisé pour sceller le trou dans le couvercle 416 après insertion du câble 428. La connexion électrique vers la pastille 410 de l'imageur est obtenue en reliant des fils métalliques 430à des broches (non représentées) qui font partie du support 414. Une fenêtre 432 transparente à la lumière complète

le bloc de l'imageur et elle est collée sur une ouver-

ture 434 dans le support 414.

D'autres modes de réalisation de l'invention

seront évidents de ceux qui sont compétents en la matière.

Par exemple, un seul asservissement du type précédemment décrit peut être utilisé pour contrôler l'excitation de refroidisseursthermoélectriquesmultiplesreliés en série pour une caméra vidéo couleur à imageurs multiplesou un asservissement thermique séparé peut être utilisé pour chaque imageur. Par ailleurs, d'autres mises en oeuvre de circuit pour l'asservissement thermique peuvent être utilisées. Par exemple, à la place du transistor à FET 228 de la figure 2, un modulateur de la largeur

des impulsions peut être utilisé dont la largeur d'impul-

sion est contrôlée selon le niveau du signal indiquant la température de la figure 1 ou selon l'amplitude du signal du courant d'obscurité de la figure35. De plus, d'autres dispositifs de détection de la température pourraient être employés. Par exemple, un thermocoupe peut être utilisé pour produire un-signal dépendant de la température. Enfin, il peut être souhaitable de refroidir l'imageur même lorsque l'on fait fonctionner la caméra en modede gain dupréamplificateur de 0 dB, c'est-à-dire lorsque la température ambiante est sensiblement plus importante que la température de la pièce. Cela impliquerait la nécessité d'un capteur supplémentaire de la température

pour modifier le signal du comparateur 32 de la figure 1.

Bien entendu, un capteur supplémentaire de température ne sera pas requis si le courant d'obscurité est directement

détecté comme sur la figure 3b.

R E VE N D I C A T IO NS

1.- Caméra vidéo pour imageur à semiconducteurs, caractérisée par: un moyen optique (10) pour imager la lumière d'une scène éclairée; un imageur à semiconducteurs(12) répondant à la lumière imagée par ledit moyen optique-pour développer des signaux de sortie représentatifs de ladite scène, lesdits signaux de sortie contenant une composante non représentative de l'image qui forme un pourcentage accru dudit signal de sortie en réponse à une diminution de la quantité de lumière imagée sur ladite image ou à une température accrue dudit imageur; un moyen de refroidissement (26) relié audit imageur pour retirer de la chaleur dudit imageur; un moyen d'asservissement thermique (28) relié audit moyen de refroidissement pour régler le refroidissement dudit imageur à un point donné de fonctionnement; et un moyen de contrôle de refroidissement (36) relié audit moyen d'asservissement thermique pour changer ledit point de fonctionnement selon le niveau relatif de ladite composante non représentative de l'image par rapport aux

signaux représentatifs de la scène à la sortie dudit imageur.

2.- Caméra vidéo à imageur à semiconducteurs, caractérisée par: un moyen optique (10) pour imager la lumière d'une scène éclairée; un imageur à semiconducteurs (12) répondant à la lumière imagée par ledit moyen optique pour développer des signaux de sortie représentatifs de ladite scène; un moyen (18) de traitement de signaux comprenant un amplificateur à gain réglé (20) pour développer un signal vidéo à partir desdits signaux de sortie; un moyen de refroidissement (26) relié audit imageur pour retirer de la chaleur dudit imageur;

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un moyen d'asservissement thermique (28) relié audit moyen de refroidissement pour régler le refroidissement dudit imageur à un point prédéterminé; et un moyen de contrôle de refroidissement (36) relié audit moyen d'asservissement thermique pour chan- ger ledit point prédéterminé dudit moyen d'asservissement

thermique selon des changements du gain dudit amplifi-

cateur à gain réglé.

3.- Caméra selon l'une quelconque des revendications

1 ou 2, caractérisée par un moyen de synchronisation relié audit asservissement thermique pour synchroniser la régulation du refroidissement dudit imageur avec des

périodes de temps correspondant à l'intervalle d'efface-

ment vertical d'une trame de télévision.

4.- Caméra selon l'une quelconque des revendications

1 ou 2, caractérisée en ce que le point prédéterminé

correspond à une température prédéterminée.

5.- Caméra selon la revendication 4, caractérisée en ce que le moyen précité de contrôle du refroidisseur diminue la température prédéterminée précitée lorsque le

gain dudit amplificateur à gain réglé augmente.

6.- Caméra selon la revendication 5, caractérisée par un commutateur de réglage du gain à commande manuelle pour contrôler le gain dudit amplificateur, ledit moyen de contrôle du refroidisseur répondant audit commutateur

pour changer ladite température prédéterminée.

7.- Caméra selon la revendication 5, caractérisée en ce que le moyen précité de traitement de signaux développe un signal de réglage automatique du gain pour régler le gain dudit amplificateur, le moyen de contrôle

du refroidisseur répondant au signal de réglage autona-

tique du gain pour changer la température prédéterminée.

8.- Caméra selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'asservissement thermique précité comprend:

un moyen de détection relié thermiquement à l'ima-

geur précité pour produire un signal dépendant de la température;

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une source de signaux de référence; un moyen comparateur relié au moyen de détection et à la source de signaux de référence pour produire un signal de contrôle représentatif de la différence entre les signaux de référence et dépendant de la température; et un moyen d'entraînement relié au moyen comparateur et au moyen de refroidissement pour exciter et désexciter sélectivement le moyen de refroidissement afin de régler

le refroidissement de l'imageur.

9.- Caméra selon la revendication 8, caractérisée

par un moyen de synchronisation relié au moyen d'entrai-

nement précité pour synchroniser l'excitation et la désexcitation sélectives du moyen de refroidissement précité pour qu'elles se produisent pendant les périodes de temps o le signal de sortie n'est pas utilisé pour

produire un signal vidéo représentatif d'une scène.

10.- Caméra selon la revendication 1, caractérisée en ce que le point donné de fonctionnement correspond à

un niveau donné de la composante du signal non représen-

tatif d'une scène et dépendant de la température dans

les signaux précités à la sortie de l'imageur.

11.- Caméra selon la revendication 9, caractérisée

en ce que la composante précitée dépendant de la tempé-

rature comprend sensiblement les signaux du courant

d'obscurité produits dans l'imageur précité.

12.- Caméra vidéo pour imageur à semiconducteurs, caractérisée par: - un moyen optique pour imager de la lumière d'une scène éclairée;

- un imageur à semiconducteursrépondant à la lu-

mière imagée par ledit moyen optique pour développer des signaux de sortie représentatifs de la scène, lesdits

signaux de sortie contenant une composante non représenta-

tive de la scène dépendant de la température qui forme un pourcentage accru du signal de sortie en réponse à une

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diminution de la quantité de lumière imagée sur ledit imageur; un moyen de refroidissement relié audit imageur pour retirer la chaleur dudit imageur; un moyen d'asservissement thermique relié audit moyen de refroidissement pour régler le refroidissement dudit imageur pour établir une quantité maximum donnée de composante dépendant de la température; et un moyen de contrôle de refroidissement relié au

moyen d'asservissement thermique pour changer le refroidis-

sement afin d'établir une quantité maximum changéede composante dépendant de la température par rapport à ladite quantité donnée, selon une quantité changée de

lumière imagée sur ledit imageur.

13.- Caméra selon la revendication 12, caractérisée en ce que le moyen précité de contrôle du refroidisseur diminue la quantité maximum de la composante dépendant de la température pour qu'il soit plus faible que la quantité donnée lorsque ladite quantité de lumière imagée sur

ledit imageur diminue.

14.- Caméra vidéo pour imageur à semiconducteurs, caractérisée par: un moyen optique pour imager de la lumière d'une scène éclairée; un imageur à semiconducteurs répondant à la lumière imagée par ledit moyen optique pour développer des signaux de sortie représentatifs de la scène; un moyen de refroidissement relié à l'imageur pour retirer la chaleur dudit imageur; un moyen d'asservissement thermique couplé audit moyen de refroidissement pour sélectivement exciter et désexciter ledit moyen de refroidissement réglant le refroidissement dudit imageur à un point prédéterminé; et un moyen de synchronisation relié à l'asservissement thermique pour synchroniser l'excitation et la désexcitation

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sélectivesdu moyen de refroidissement pour qu'elles se produisent pendant des périodes de temps o le signal de sortie n'est pas utilisé pour produire un signal

vidéo représentatif de la scène précitée,.

15.- Caméra selon la revendication 14, caractérisée en ce que les périodes précitées de temps correspondent

à un intervalle d'effacement d'une trame vidéo.