Titre : Appareil pour l’observation d’un astre

Domaine technique.

[1] L’invention a pour objet un appareil pour l’observation d’un astre. Elle concerne également un procédé pour générer une image d’un astre.

[2] L'invention se rapporte au domaine technique des appareils de prise de vue et notamment à celui des télescopes. L’invention convient particulièrement, mais non exclusivement, pour l’observation du soleil.

Etat de la technique.

[3] L’astronomie est une discipline qui se pratique le plus souvent de nuit puisqu’il est nécessaire d’avoir la plus grande obscurité possible pour observer correctement les étoiles. Et pourtant, la terre est à proximité de la seule étoile de notre système solaire, ce qui pourrait tenter un astronome amateur.

[4] Un utilisateur peut observer les zones sombres ou tâches solaires de la surface visible du soleil, ou photosphère. Il est également possible pour l’utilisateur d’observer ce que l’on nomme les protubérances solaires, constitutives de la chromosphère du soleil.

[5] L’observation du soleil n’est toutefois pas anodine. En effet, le soleil présente une luminosité extrême, à tel point qu’il est impossible de le regarder fixement à l’œil nu sans subir de dommages oculaires. Or, le but d’un télescope est de récolter le plus de lumière possible, démultipliant ainsi cette luminosité extrême. L’observation du soleil au travers d’un télescope nécessite donc une protection adéquate.

[6] De plus si les rayons lumineux entrent directement dans le télescope, de manière concentrée, ceux-ci pourraient provoquer une surchauffe entraînant une détérioration du télescope. Les rayons lumineux pourraient également entraîner des dommages irréversibles sur la rétine de l’utilisateur, si le télescope n’est pas muni d’une protection ou d’un moyen de filtration solaire adéquat.

[7] C’est pour cela qu’il est important de protéger à la fois le télescope et les yeux de l’utilisateur. La plupart du temps, on utilise d’un filtre spécial, appelé filtre solaire. [8] Le document US 2008/0017784 décrit un exemple d’appareil pour l’observation du soleil. Ce type d’appareil est représenté schématiquement à la figure 1. Les rayons lumineux 35 provenant du soleil pénètrent dans le corps creux 31 , par une première extrémité 310, et traversent un moyen de filtration 33. Les rayons lumineux 35 sont réfléchis par un miroir 32 vers un capteur 34 centré sur l’axe optique 37. Le capteur 34 transmet les signaux électriques qu’il transfère à une unité électronique de traitement 36 qui assure le traitement de l’image.

[9] Il existe aujourd’hui sur le marché plusieurs types de filtres solaires que l’on pourrait répartir en deux catégories :

- Les filtres large-bande pour l’observation des tâches solaires de la photosphère : ce sont notamment les filtres solaires Astrosolar ® ou les filtres Mylar ®, très accessibles en termes de coût pour les utilisateurs de télescopes mais très fragiles et pouvant facilement s’abîmer et devenir inutilisables. En effet, le moindre défaut pourrait laisser passer des rayons lumineux susceptibles d’abimer les yeux. On trouve également dans cette catégorie les filtres en verre, ne permettant pas d’observer les détails de la structure du soleil. L’observation du soleil se fait en lumière blanche, c’est à dire que toutes les longueurs d’ondes sont présentes. Ces filtres sont dits à réflexion c’est-à-dire qu’ils atténuent l’intensité (ou la luminosité) des rayons qui entrent dans le télescope.

- Les filtres passe-bande pour l’observation de caractéristiques de la chromosphère : on retrouve dans cette catégorie les filtres solaires en verres, en polymère, les filtres type H-Alpha, Calcium-H et Calcium-K. Ces filtres laissent passer une seule raie spectrale particulière, centrée sur une longueur d’onde spécifique des rayons lumineux, correspondant à un élément chimique du soleil. On obtient généralement une image monochromatique du soleil. Par exemple, le document US2016291311 décrit un télescope solaire intégrant un filtre étalon adapté pour ne sélectionner qu’une unique raie spectrale.

[10] Les télescopes de l’art antérieurs utilisés pour l’observation de la chromosphère, ne comprennent généralement qu’un seul type de filtre passe- bande : un filtre H-Alpha, ou un filtre Calcium-H, ou un filtre Calcium-K. Un utilisateur souhaitant visualiser la répartition de plusieurs éléments chimiques à la surface du soleil, doit donc disposer soit de plusieurs télescopes équipés chacun d’un filtre passe-bande spécifique, soit d’un jeu de plusieurs filtres- passe-bande. Cela augmente considérablement les coûts et complexifie l’observation. En tout état de cause, il n’est pas possible d’observer, simultanément plusieurs éléments chimiques à la surface du soleil.

[11] En outre, l’observation de nuit, notamment pour les astres du ciel profond comme les nébuleuses, peut être limitée si cette observation est réalisée dans de mauvaises conditions. Un utilisateur peut notamment subir la pollution lumineuse d’une ville qui a tendance à fortement altérer l’observation. En effet, la forte luminosité émise par la ville entraîne une diminution du contraste dans le télescope, ne permettant pas de visualiser correctement les astres du ciel profond.

[12] Un objectif de l’invention est de remédier à tout ou partie des inconvénients précités.

Un autre objectif de l’invention est de proposer un appareil spécialement conçu pour observer simultanément plusieurs caractéristiques d’un astre, de conception simple, et peu onéreux et facile d’utilisation.

Encore un autre objectif de l’invention est de proposer un nouveau type d’appareil muni d’un filtre spécialement conçu pour l’observation et l’analyse simultanée de la répartition de plusieurs éléments chimiques d’un astre.

Un objectif supplémentaire de l’invention est de proposer un procédé permettant de générer de manière simple et rapide, une image sur laquelle apparaissent simultanément les répartitions de plusieurs éléments chimiques d’un astre. .

Présentation de l’invention.

[13] La solution proposée par l’invention est un appareil optique pour l’observation d’un astre, comportant :

- un corps creux à l’intérieur duquel pénètrent, en usage, des rayons lumineux issus de l’astre,

- un moyen de filtration, positionné dans le corps creux, adapté pour sélectionner au moins une raie spectrale centrée sur une longueur d’onde des rayons lumineux,

- un système optique positionné dans le corps creux, pour faire converger les rayons lumineux dans un plan focal, - un capteur positionné dans le plan focal, pour générer des données issues de 1’acquisition de la raie spectrale,

- une unité électronique de traitement d’image connectée au capteur, laquelle unité est adaptée pour traiter les données du capteur et générer une image de l’astre sur un écran.

L’appareil est remarquable en ce que le moyen de filtration est adapté pour sélectionner simultanément au moins une première raie spectrale centrée sur une première longueur d’onde des rayons lumineux et une deuxième raie spectrale centrée sur une deuxième longueur d’onde desdits rayons lumineux et arrêter les autres longueurs d’onde desdits rayons lumineux, ladite première raie et ladite deuxième raie étant distantes et/ou ne se chevauchant pas.

[14] L’utilisation de ce moyen de filtration spécifique permet à l’utilisateur de visualiser simultanément, et de manière aisée, la disposition de plusieurs éléments chimiques de l’astre, avec un seul appareil. Les coûts de fabrication, d’achat, d’entretien et de manutention sont ainsi fortement réduits. Ce moyen de filtration permet également de visualiser en toutes circonstances et de manière aisée des astres, y compris des astres du ciel profond. En outre, ce moyen de filtration évite tout post traitement de l’image.

[15] D’autres caractéristiques avantageuses de l’invention sont listées ci-dessous. Chacune de ces caractéristiques peut être considérée seule ou en combinaison avec les caractéristiques remarquables définies ci-dessus. Chacune de ces caractéristiques contribue, le cas échéant, à la résolution de problèmes techniques spécifiques définis plus avant dans la description et auxquels ne participent pas nécessairement les caractéristiques remarquables définies ci- dessus. Ces dernières peuvent faire l’objet, le cas échéant, d’une ou plusieurs demandes de brevet divisionnaires :

[16] Avantageusement, le capteur est adapté pour transmettre, à l’unité électronique : des premières données issues de l’acquisition de la première raie spectrale et, des deuxièmes données issues de l’acquisition de la deuxième raie spectrale et l’unité électronique est adaptée pour traiter les premières données et les deuxièmes données et combiner les résultats desdits traitements afin de générer une seule image combinant les résultats des premières données traitées et des deuxièmes données traitées. [17] Avantageusement, le moyen de filtration est adapté pour sélectionner, simultanément à la première raie spectrale et à la deuxième raie spectrale, une troisième raie spectrale centrée sur une troisième longueur d’onde des rayons lumineux, ladite première raie, ladite deuxième raie et ladite troisième raie étant distantes et/ou ne se chevauchant pas.

[18] Avantageusement, le capteur est en outre adapté pour transmettre, à l’unité électronique, des troisièmes données issues de l’acquisition de la troisième raie spectrale et, l’unité électronique est adaptée pour traiter les premières données, les deuxièmes données et les troisièmes données et combiner les résultats desdits traitements afin de visualiser une seule image combinant les résultats des premières données traitées, des deuxièmes données traitées et des troisièmes données traitées.

[19] Avantageusement, le moyen de filtration est configuré pour que la première raie spectrale, la deuxième raie spectrale et la troisième raie spectrale soient des raies spectrales appartenant au spectre de Fraunhofer.

[20] Avantageusement, le moyen de filtration est configuré pour que la première raie spectrale corresponde à la raie spectrale K de Fraunhofer.

[21] Avantageusement, le moyen de filtration est configuré pour que la deuxième raie spectrale corresponde à la raie spectrale Di de Fraunhofer.

[22] Avantageusement, le moyen de filtration est configuré pour que la troisième raie spectrale corresponde à la raie spectrale C de Fraunhofer.

[23] Avantageusement, le moyen de filtration comprend un support commun sur lequel sont installés un nombre entier n de filtres distincts les uns des autres, n correspondant au nombre de raies spectrales à sélectionner.

[24] Avantageusement, le système optique comprend au moins un miroir adapté pour faire converger les rayons lumineux vers le capteur, le moyen de filtration étant disposé entre ledit miroir et ledit capteur.

[25] Avantageusement, le système optique comprend au moins une lentille adaptée pour faire converger les rayons lumineux vers le capteur, le moyen de filtration étant disposé entre ladite lentille et ledit capteur. [26] Avantageusement, le capteur est un capteur couleur matriciel formé d'une mosaïque de filtres colorés et les raies spectrales sélectionnées par le moyen de filtration ont des longueurs d'ondes comprises dans le spectre des filtres colorés du capteur.

[27] Avantageusement, le moyen de filtration est positionné avant le système optique.

[28] Avantageusement, le moyen de filtration est positionné entre le système optique et le capteur.

[29] Avantageusement, le moyen de filtration est disposé à une distance d’au moins 1 cm du capteur.

[30] Un autre aspect de l’invention concerne un procédé pour générer une image d’un astre, comportant les étapes consistant à :

- filtrer les rayons lumineux issus de l’astre de manière à sélectionner au moins une raie spectrale centrée sur une longueur d’onde desdits rayons lumineux,

- faire converger les rayons lumineux dans un plan focal,

- générer des données issues d’une acquisition de la raie spectrale,

- traiter lesdites données pour générer une image de l’astre sur un écran.

Le procédé est remarquable en ce que l’étape de filtration des rayons lumineux consiste à sélectionner simultanément au moins une première raie spectrale centrée sur une première longueur d’onde des rayons lumineux et une deuxième raie spectrale centrée sur une deuxième longueur d’onde desdits rayons lumineux et arrêter les autres longueurs d’onde desdits rayons lumineux, ladite première raie et ladite deuxième raie étant distantes et/ou ne se chevauchant pas.

[31] Avantageusement, le procédé comprend également les étapes consistant à générer des premières données issues de l’acquisition de la première raie spectrale et des deuxièmes données issues de l’acquisition de la deuxième raie spectrale et à traiter les premières données et les deuxièmes données et combiner les résultats desdits traitements afin de générer une seule image combinant les résultats des premières données traitées et des deuxièmes données traitées. [32] Selon une variante de réalisation, le procédé comprend également les étapes consistant à sélectionner, simultanément à la première raie spectrale, et à la deuxième raie spectrale, une troisième raie spectrale centrée sur une troisième longueur d’onde des rayons lumineux, ladite première raie, ladite deuxième raie et ladite troisième raie étant distantes et/ou ne se chevauchant pas.

[33] Avantageusement, le procédé comprend également les étapes consistant à générer des troisièmes données issues de l’acquisition de la troisième raie spectrale et à traiter les premières données, les deuxièmes données et les troisièmes données et combiner les résultats desdits traitements afin de visualiser une seule image combinant les résultats des premières données traitées, des deuxièmes données traitées et des troisièmes données traitées.

Breve description des figures.

[34] D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d’un mode de réalisation préféré qui va suivre, en référence aux dessins annexés, réalisés à titre d’exemples indicatifs et non limitatifs et sur lesquels :

[Fig. 1] précitée schématise un appareil pour l’observation du soleil selon l’art antérieur.

[Fig. 2a] schématise un appareil conforme à l’invention selon un premier mode de réalisation.

[Fig. 2b] schématise un appareil conforme à l’invention selon un second mode de réalisation.

[Fig. 3a] schématise un appareil conforme à l’invention selon un troisième mode de réalisation.

[Fig. 3b] schématise un appareil pour l’observation conforme à l’invention selon un quatrième mode de réalisation.

[Fig. 4] schématise, vue de face, un moyen de filtration selon un mode préféré de réalisation.

[Fig. 5] est un spectre de transmission des différents éléments analysés. [Fig. 6] est un schéma présentant des étapes du procédé de transformation des rayons lumineux en image.

[Fig. 7] est un spectre de transmission d’une matrice de Bayer.

Description des modes de réalisation.

[35] L’appareil 30 objet de l’invention est principalement utilisé pour l’observation du soleil. Il convient également pour l’observation d’autres astres (ou objet/corps céleste) tels que des planètes, des étoiles, des nébuleuses, des galaxies, etc. Il s’agit préférentiellement d’un télescope mais l’appareil peut également se présenter sous la forme d’un appareil photographique ou d’une caméra vidéo.

Par souci de clarté, et à titre d’exemple illustratif seulement, la suite de la description fait seulement référence à un télescope adapté pour l’observation du soleil.

[36] Sur les figures annexées, le télescope 30 comprend notamment un corps creux 31 , un système optique 32, 320, un moyen de filtration 33 et un capteur 34. Le système optique 32 peut comprendre un miroir 32 ou une lentille 320. Le corps creux 31 se présente préférentiellement sous la forme d’un tube creux de section circulaire, mais pourrait être un tube de section ovale, carrée, octogonale, ou autre. Il est précisé que le corps creux 31 n’est pas nécessairement de forme tubulaire, mais peut être de forme conique, ou formé de portions de tubes ou de cônes par exemple.

[37] Sur les figures annexées, le moyen de filtration 33, le système optique 32,

320 et le capteur 34 sont centrés sur l’axe optique 37 qui est préférentiellement rectiligne et qui coïncide avec l’axe de symétrie du tube 31. D’autres configurations sont toutefois envisageables, notamment avec un axe optique non rectiligne.

Premier mode de réalisation (figure 2a).

[38] Sur la figure 2a, le tube 31 comporte une première extrémité 310 obturée par un moyen de filtration 33 au travers duquel les rayons lumineux 35 pénètrent à l’intérieur dudit tube, et une seconde extrémité 311 , opposée à ladite première extrémité 310. [39] Le tube 31 peut être réalisé en métal, en matériau plastique, en matériau composite, etc. A titre d’exemple, sa longueur est comprise entre 200 mm et 400 mm, son diamètre est compris entre 50 mm et 500 mm et son épaisseur est comprise entre 1 mm et 10 mm.

[40] Dans un mode préféré de réalisation, le moyen de filtration 33 est fixé au niveau de la première extrémité 310 du télescope 30, par exemple par clipsage ou filetage. Dans un autre mode de réalisation, un filtre large bande, par exemple de type Mylar ®, est installé en amont du moyen de filtration, de manière à atténuer la quantité et/ou l’intensité des rayons lumineux 35.

[41] En se rapportant à la figure 5, le moyen de filtration 33 est adapté pour sélectionner simultanément au moins deux et préférentiellement trois raies spectrales, chacune centrée sur une longueur d’onde des rayons lumineux 35 : une première raie spectrale 381 centrée sur une première longueur d’onde ; une deuxième raie spectrale 382 centrée sur une deuxième longueur d’onde ; et une troisième raie spectrale 383 centrée sur une troisième longueur d’onde. Ces raies spectrales sont distantes les unes des autres et/ou ne se chevauchant pas. Les autres longueurs d’onde des rayons lumineux 35 sont arrêtées par le moyen de filtration 33. Chaque raie spectrale 381, 382, 383 est étroite. Préférentiellement, elle correspond à un pic dont la largeur est inférieure ou égale à 3 nm et préférentiellement inférieure ou égale à 0,1 nm.

[42] Selon un mode de réalisation, chaque raie spectrale 381 , 382, 383 correspond au pic d’absorption ou d’émission d’un élément chimique particulier du soleil (ou de l’astre observé). Plus un élément chimique est présent à la surface du soleil et plus son pic d’absorption 381 , 382, 383 est grand.

[43] Selon un mode de réalisation, le moyen de filtration 33 est configuré pour sélectionner des raies spectrales appartenant au spectre de Fraunhofer (ou raies de Fraunhofer) Préférentiellement, le moyen de filtration 33 est configuré pour que la première raie spectrale 381 soit centrée sur la raie spectrale K de Fraunhofer (élément Ca ⁺ longueur d’onde 393,368 nm), que la deuxième raie spectrale 382 soit centrée sur la raie spectrale Di de Fraunhofer (élément Na ; longueur d’onde 589,592 nm), et que la troisième raie spectrale 383 soit centrée sur la raie spectrale C de Fraunhofer (élément Ha ; longueur d’onde 656,281 nm). Ces raies spectrales 381 , 382, 383 sont parfaitement distinctes les unes des autres.

[44] Le moyen de filtration 33 peut être configuré pour sélectionner un nombre inférieur de raies spectrales, par exemple seulement deux raies spectrales, ou un nombre supérieur de raies spectrales, par exemple quatre ou davantage. Comme expliqué plus avant dans la description, le nombre de raies spectrales sélectionnées par le moyen de filtration 33 correspond avantageusement au nombre de couleurs différentes des filtres composant une matrice de Bayer.

[45] Un mode préféré de réalisation du moyen de filtration 33 est illustré sur la figure 4. Ce moyen de filtration 33 comporte un support 330 commun, par exemple réalisé en acier, en carbone, ou dans un matériau plastique. Le support 330 est préférentiellement de forme circulaire mais peut également être de forme carrée, octogonale, ovale, etc. De manière générale, la forme et les dimensions du support 330 sont adaptées à la forme et au diamètre interne du corps creux 31 dans lequel il est positionné.

[46] Sur la figure 4, trois filtres distincts, respectivement 331 , 332 et 333 sont installés sur le support 330, dans le plan de celui-ci. Ces filtres sont ainsi agencés pour être simultanément traversés par les rayons lumineux 35. Chacun de ces filtres est configuré pour ne laisser passer qu’une seule raie spectrale 381 , 382, 383, et peut être considéré comme un filtre passe-bande. Le moyen de filtration 33 formé par la combinaison des différents filtres 331 , 332 et 333, peut alors être assimilé à un filtre multi-passe-bande, de conception simple, robuste et peu onéreux. On comprend que si le moyen de filtration 33 est adapté pour sélectionner simultanément n raies spectrales (n étant un entier supérieur ou égal à 2), alors n filtres distincts seront installés sur le support 330. Ainsi, et comme illustré sur la figure 6, seuls les rayons lumineux filtrés 350 correspondants aux longueurs d’onde sélectionnées vont continuer leur course vers le capteur 34.

[47] Trois aménagements sont prévus dans l’épaisseur du support 330. Chacun de ces aménagements reçoit : un premier filtre 331 adapté pour sélectionner la première longueur d’onde associée à la première raie spectrale 381 ; un deuxième filtre 332 adapté pour sélectionner la deuxième longueur d’onde associée à la deuxième raie spectrale 382 ; et un troisième filtre 333 adapté pour sélectionner la troisième longueur d’onde associée à la troisième raie spectrale 383. Les filtres 331 , 332, 333 sont préférentiellement circulaires, mais pourraient être d’une autre forme, par exemple carré, rectangulaire, ovale, polygonale, etc.

[48] Selon un mode de réalisation, les filtres 331 , 332, 333 recouvrent en partie seulement la surface du support 33. La partie 334 du support 33 qui est non recouverte par les filtres 331, 332, 333 peut être opaque de manière à ne laisser passer aucun rayon lumineux 35. Selon une variante de réalisation, la partie non recouverte 334 peut être réalisée en un matériau transparent ou translucide laissant passer les rayons lumineux 35. Le matériau utilisé peut avantageusement être du Mylar® ou un autre matériau similaire, pour atténuer la luminosité des rayons lumineux qui le traversent.

[49] Selon un autre mode de réalisation, les filtres 331 , 332, 333 recouvrent la totalité de la surface du support 33. Les filtres 331 , 332, 333 peuvent dans ce cas avoir, par exemple, une forme de portion de camembert.

[50] Selon un mode de réalisation, le support 330 comprend plusieurs premiers filtres adaptés pour sélectionner chacun la première longueur d’onde associée à la première raie spectrale 381 , et/ou plusieurs deuxièmes filtres adaptés pour sélectionner chacun la deuxième longueur d’onde associée à la deuxième raie spectrale 382 ; et/ou plusieurs troisièmes filtres adaptés pour sélectionner chacun la troisième longueur d’onde associée à la troisième raie spectrale 383. Ces différents filtres peuvent par exemple être agencés pour recouvrir toute la surface du support 33, ou une partie seulement.

[51] Selon un autre mode de réalisation, le support 330 comprend, en plus du ou des premiers, deuxièmes et troisième filtres précités, d’autres filtres adaptés pour sélectionner chacun une autre longueur d’onde. On peut par exemple prévoir un ou plusieurs filtres adaptés pour sélectionner les infrarouges et/ou un ou plusieurs filtres adaptés pour sélectionner les ultra-violets.

[52] Selon un mode de réalisation, des filtres polarisants (non représentés sur la figure) sont ajoutés derrière les filtres 331 , 332, 333 du moyen de filtration 33.

Ces filtres polarisants peuvent sélectionner l’une des deux polarisations de la lumière. La lumière est une onde décrite par des signaux qui oscillent dans l'espace et le temps. Ces signaux sont les champs électrique et magnétique, d'où le nom d'onde électromagnétique. Ces deux champs ont chacun une direction et sont perpendiculaires l’un à l’autre. En fonction de l’une ou l’autre des polarisations sélectionnées, on peut modifier le contraste et/ou la saturation des couleurs. La polarisation permet de mieux observer la granularité de la surface de l’astre dans une polarisation ou dans une autre.

[53] Chaque filtre 331 , 332, 333 est avantageusement associé à une polarisation différente des autres dits filtres. Par exemple, lorsque le moyen de filtration solaire 33 ne comporte que deux filtres, l’un d’eux est associé à une première polarisation et l’autre est associé à une seconde polarisation. Encore un autre exemple, lorsque le moyen de filtration 33 comporte les trois filtres 331 , 332, 333, le premier est associé à une première polarisation, le deuxième est associé à une deuxième polarisation et le troisième n’est pas associé à une polarisation.

On pourrait également envisager que le troisième filtre solaire soit associé à l’une ou l’autre des polarisations de sorte qu’il y ait deux filtres associés à une polarisation et un filtre associé à une autre polarisation.

[54] Sur la figure 2a, le système optique est formé par un miroir 32 disposé à l’intérieur du tube 31, et centré sur l’axe optique 37. Le miroir 32 est disposé à proximité de la seconde extrémité 311 du tube 31. Il est préférentiellement concave. Sa forme et ses dimensions sont adaptées à celles du tube 31. Les rayons lumineux filtrés 350 sont réfléchis par le miroir 32 de manière à ce qu’ils convergent dans un plan focal 39 où est positionné le capteur 34. Dans ce premier mode de réalisation, le moyen de filtration 33 est disposé en amont du miroir 34, de sorte que les rayons lumineux 35 sont filtrés avant leur convergence dans le plan focal et donc avant la formation de l’image dans ledit plan focal.

[55] Le capteur 34 est centré sur l’axe optique 37, dans le plan focal 39 de manière à acquérir les raies spectrales 381 , 382, 383 des rayons lumineux filtrés 350. Le capteur 34 est un composant photosensible permettant de générer des données (ou signaux électriques) issues de l’acquisition des raies spectrales 381, 382, 383.

[56] Selon un mode préféré de réalisation illustré sur la figure 6, le capteur 34 est un capteur couleur matriciel comprenant une mosaïque 341 de filtres colorés. [57] Ce type de capteur est connu de l’homme du métier. Les filtres colorés sont habituellement disposés sur la surface photosensible 340 du capteur. Cette surface est généralement composée d’une pluralité de pixels photosensibles. Un filtre est placé devant chaque pixel photosensible de sorte que celui-ci ne reçoit que la couleur qui n'est pas absorbée par le filtre. Une mosaïque de filtres colorés connue de l’homme du métier est la mosaïque dite de Bayer, agencée en un dessin de carreaux (un carreau=un filtre) disposés en damier, comprenant 50% de filtres verts, 25% de filtres rouges, et 25% de filtres bleus. Ce dessin est spécialement adapté aux caractéristiques de perception de l'œil humain. Il présente une alternance périodique de filtres colorés de deux couleurs sur chaque ligne, verts et bleus sur une ligne, rouges et verts sur la ligne suivante ; et la même alternance périodique sur les colonnes.

[58] La couleur qualifiant les filtres colorés de la matrice, à savoir « filtres rouges », « filtres verts » ou « filtres bleus » signifie que le filtre coloré en question est conçu pour ne laisser passer qu’une plage de longueur d'ondes correspondant à cette couleur. Cela est illustré sur la figure 7 montrant les courbes de transmission des filtres rouges (R), verts (V) et bleus (B) du capteur 34. On constate sur cette figure que les raies spectrales 381 , 382, 383 sélectionnées par le moyen de filtration 33 sont centrées sur les longueurs d'ondes correspondant aux couleurs des filtres de la matrice 341. De manière générale, le nombre de couleur composant la mosaïque de filtres 341 , correspond au nombre de raies spectrales 381, 382, 383 sélectionnées par le moyen de filtration solaire 33. Aussi, si le moyen de filtration 33 ne sélectionne que deux raies spectrales, les filtres colorés de la mosaïque peuvent n’être que de deux couleurs.

[59] Selon un mode de réalisation, la matrice peut également comprendre des pixels non recouverts de filtres et/ou des pixels recouverts de filtres ne laissant passer que les infrarouges et/ou les ultraviolets. Ce mode de réalisation convient notamment lorsque le moyen de filtration 33 est adapté pour sélectionner d’autres les raies spectrales, notamment centrées dans les infrarouges et/ou les ultraviolets.

[60] Le capteur couleur matriciel 34 a comme principaux avantage d’être relativement bon marché et d’avoir des dimensions réduites. On peut donc l’installer aisément dans le tube creux 31 et ce, sans perte de place. De plus, ce type de capteur permet d’éviter un post traitement de l’image puisque la couleur de ses pixels est automatiquement donnée par ledit capteur.

[61] Avec un capteur couleur matriciel à filtres colorés, chaque pixel photosensible fournit un signal électrique provenant des rayons filtrés 350, dans la couleur que laisse passer le filtre coloré associé. Chaque signal électrique reste associé au pixel photosensible 21 qui l'a généré, et donc à une position bien définie sur la matrice, ce qui permet de constituer une image de l’astre observé grâce à un traitement d'image. Ce traitement d'image est préférentiellement configuré dans un mode automatique couramment appelé « balance du blanc automatique » ou AWB (de l'anglais « Automatic White Balance »). Généralement, un algorithme AWB moyenne et corréle les valeurs des pixels sur chaque canal (rouge, vert et bleu) de l'image capturée.

[62] En se rapportant à la figure 6, le traitement d’image est préférentiellement réalisé par unité électronique 36 connectée au capteur 34. La connexion entre le capteur 34 et l’unité 36 peut être réalisée de manière filaire ou sans fil, par exemple au moyen d’un protocole de communication de proximité, tel qu’à titre d’exemple non limitatif, le protocole Bluotooth®, Wifi®, Zigbee®.

[63] L’ unité 36 est adaptée pour traiter les premières données issues de l’acquisition de la première raie spectrale 381 (ex : acquise par les pixels photosensibles associés aux filtres bleus de la matrice 341), les deuxièmes données issues de l’acquisition de la deuxième raie spectrale 382 (ex : acquise par les pixels photosensibles associés aux filtres verts de la matrice 341 ) et les troisièmes données issues de l’acquisition de la troisième raie spectrale 383 (ex : acquise par les pixels photosensibles associés aux filtres rouge de la matrice 341). L’unité 36 combine les résultats de ces traitements afin de générer une seule image combinant les résultats des premières données traitées, des deuxièmes données traitées et des troisièmes données traitées.

[64] Sur la figure 6, les différentes données sont transmises à l’unité 36 par une connexion ou canal de communication 351.

[65] L’unité de traitement 36 peut également être configurée pour séparer chaque partie de l’image acquise par le capteur 34 de sorte que l’image de l’astre affichée sur l’écran 40 montre la répartition de l’élément chimique correspondant à la première raie spectrale 381 et/ou la répartition de l’élément chimique correspondant à la deuxième raie spectrale 382 et/ou la répartition de l’élément correspondant à la troisième raie spectrale 383. Une touche dédiée installée sur le télescope 30 peut par exemple être prévue pour permettre à l’utilisateur de sélectionner le type d’image à afficher sur l’écran 40 : une image montrant la disposition d’un seul élément chimique, ou une image combinant la disposition de deux ou plusieurs éléments chimiques. En d’autres termes, l’utilisateur peut combiner les images ou en sélectionner une en particulier.

[66] De manière plus générale, si le moyen de filtration 33 sélectionne n raies spectrales (n étant un entier > 2), le capteur 34 transmet à l’unité 36 n données distinctes issues de l’acquisition desdites raies. Et l’unité 36 traite ces n données et combine les résultats de ces n données traitées. L’utilisateur peut visualiser une image ou n images en fonction de ce qu’il souhaite observer.

[67] Les objets du ciel profond, et en particulier les nébuleuses ou les galaxies, sont très peu lumineux. C’est pourquoi, de mauvaises conditions peuvent altérer son observation. Notamment si l’utilisateur est situé dans ou à proximité d’une ville, la pollution lumineuse de celle-ci altère l’observation à cause d’une forte diminution du contraste. Mais les éléments du ciel profond émettent certaines raies spectrales particulières qui leurs sont caractéristiques. L’utilisation du moyen de filtration 33 permet de sélectionner n raies spectrales des rayons lumineux 35 émis par les objets du ciel profond. L’unité de traitement 36 peut alors être adaptée pour augmenter le contraste correspondant à chacune desdites raies.

[68] Selon un mode de réalisation, l’unité électronique 36 comprend un calculateur 360 se présentant sous la forme d’un processeur, microprocesseur, CPU (pour Central Processing Unit), une carte mémoire et de manière générale comprend les ressources informatiques permettant d’assurer le traitement des signaux électriques reçus du capteur 34 pour la formation d’une image numérique du soleil. Ces composants sont préférentiellement montés sur une carte électronique 361 . La carte 361 permet de regrouper en un seul endroit, et sur un seul support, tous les composants électroniques de l’unité de traitement 36. Cette conception permet de minimiser le nombre de cartes électroniques intégrées dans le télescope 30, et de réduire le nombre de câblages. En outre la fabrication de l’unité de traitement 36, son installation dans le télescope 30 et, le cas échéant, sa maintenance s’en trouvent grandement facilité.

[69] L’écran 40 peut être fixé sur la carte 361 de manière à ce que l’unité de traitement 36 et ledit écran forment un ensemble monobloc facilement manipulable. Dans ce cas, on utilise avantageusement un écran plat, par exemple un écran polychrome à cristaux liquides LCD (pour Liquid Crystal Display) ou OLED (pour Organic Light-Emitting Diode).

[70] Selon un autre mode de réalisation, l’écran 40 est disjoint de l’unité de traitement 36 et de la carte électronique 361. Il est physiquement distant du tube 31 . Dans ce mode de réalisation, l’écran 40 peut être celui d’un terminal mobile de l’utilisateur, par exemple l’écran d’un Smartphone (téléphone intelligent) ou d’une tablette tactile. La connexion entre l’unité de traitement 36 et l’écran 40 peut être réalisée via une liaison filaire (par exemple au moyen d’un câble USB) ou via une liaison sans fil, par exemple selon un protocole de communication de proximité, tel qu'à titre d'exemple non limitatif, le protocole Bluetooth®, Wifi®, ZigBee®. Ce mode de réalisation permet de réduire la compacité du télescope 30, puisque l’encombrement de l’écran 40 n’est pas pris en compte.

Deuxième mode de réalisation (figure 2b).

[71] Comparé au mode de réalisation de la figure 2a, le système optique de la figure 2b comprend une lentille 320 disposée à l’intérieur du tube 31 et centrée sur l’axe optique 37.

[72] Les rayons lumineux filtrés 350 sont réfractés par la lentille 320 vers le capteur 34. La forme et les dimensions de ladite lentille sont adaptées à celles du tube 31. Le fonctionnement du télescope 30 est identique à celui décrit en référence au premier mode de réalisation.

[73] Ce mode de réalisation permet à l’homme du métier d’envisager une autre alternative de montage du télescope 30 en fonction du système optique à sa disposition.

Troisième mode de réalisation (fiqure 3a). [74] Dans le mode de réalisation de la figure 3a, le moyen de filtration 33 est disposé entre le miroir 32 et le capteur 34. Les dimensions du moyen de filtration 33 peuvent alors être plus réduites comparées aux modes de réalisation précédents, réduisant de fait la compacité du télescope 30 ainsi que les coûts de fabrication.

[75] Les rayons lumineux 35 sont ici filtrés après qu’ils commencent à converger vers le plan focal, c’est-à-dire pendant la formation de l’image dans ledit plan focal. En d’autres termes, l’image est en court de formation lorsque les rayons lumineux 35 atteignent le moyen de filtration 33.

[76] En utilisant un moyen de filtration 33 du type décrit en référence à la figure 4, certaines rayons 350 peuvent traverser seulement le premier filtre 331 , ou seulement le deuxième filtre 332 ou seulement le troisième filtre 333. Il existe donc un risque que l’image finale générée par l’unité de traitement 36 ne montre pas la disposition des éléments chimiques sur la totalité de la surface de l’astre observé, mais sur une partie seulement de celle-ci (la partie de l’image en court de formation dont les rayons traversent le premier filtre 331 , le deuxième filtre 332 ou le troisième filtre 333).

[77] Pour remédier à cela, le moyen de filtration 33 est avantageusement disposé à une distance d’au moins 1 cm du capteur 34. En effet, la demanderesse a pu constater que cette disposition particulière permettait d’atténuer les effets de sélection spatiale décrits au paragraphe précédent.

Quatrième mode de réalisation (figure 3b).

[78] Comparé au mode de réalisation de la figure 3a, le système optique de la figure 3b comprend une lentille 320 disposée à l’intérieur du tube 31 et centrée sur l’axe optique 37.

[79] Les rayons lumineux 35 sont réfractés par la lentille 320 avant d’être filtrés par le moyen de filtration 33 et de converger vers le capteur 34. La forme et les dimensions de ladite lentille sont adaptées à celles du tube 31. Le fonctionnement du télescope 30 est identique à celui décrit en référence au troisième mode de réalisation. [80] Ce mode de réalisation permet à l’homme du métier d’envisager une autre alternative de montage du télescope 30 en fonction du système optique à sa disposition.

[81] Une ou plusieurs caractéristiques exposées seulement dans un mode de réalisation peuvent être combinées avec une ou plusieurs autres caractéristiques exposées seulement dans un autre mode de réalisation. L’agencement des différents éléments et/ou moyens et/ou étapes de l’invention, dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, ne doit pas être compris comme exigeant un tel agencement dans toutes les implémentations. D’autres variantes peuvent être prévues et notamment :

- Le système optique 32, 320 du télescope 30 n’est pas nécessairement constitué que d’une lentille 320 ou d’un miroir primaire 32 unique mais peut également comporter un miroir secondaire en plus du miroir primaire.

- Le moyen de filtration 33 n’est pas nécessairement constitué de trois filtres 331 , 332, 333 mais peut également se présenter sous la forme d’un seul filtre multi- passe-bande.

- Un capteur 34 de couleur matriciel formé de filtres colorés autres que des filtres rouges, verts et bleus (par exemple des filtres magentas, cyans et jaunes) peut être envisagé. Le choix des couleurs dépend notamment des raies spectrales sélectionnées par le moyen de filtration 33.

- D’autres types de capteurs 34 peuvent être envisagés. Par exemple un capteur de type CCD, CMOS, ou Foveon, de couleur ou noir et blanc.