EP2588913A1 - Dispositif de vision numerique bioculaire a faible bruit - Google Patents

Dispositif de vision numerique bioculaire a faible bruit

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EP2588913A1
EP2588913A1 EP11728274.9A EP11728274A EP2588913A1 EP 2588913 A1 EP2588913 A1 EP 2588913A1 EP 11728274 A EP11728274 A EP 11728274A EP 2588913 A1 EP2588913 A1 EP 2588913A1
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EP
European Patent Office
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digital
eyepieces
sensor
noise
module
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11728274.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Georges-Olivier Reymond
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Electronics and Defense SAS
Original Assignee
Sagem Defense Securite SA
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Filing date
Publication date
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/002—Special television systems not provided for by H04N7/007 - H04N7/18
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/12—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices with means for image conversion or intensification

Definitions

  • the present invention relates to a biocular digital vision device such as binoculars and in particular night vision binoculars.
  • night vision goggles com ⁇ having two optical channels each having a light intensifier sensor equipped with an element of resti ⁇ tution of images, such as a screen associated with a plurality of lenses to form an eye.
  • a lens or a group of lenses is generally disposed in front of the sensor to allow approximation or magnification.
  • the temporal noises between the images scattered by each eyepiece are independent and decorrelated.
  • the brain of the observer ⁇ springs to average these noises so that the image actually perceived by the observer pre ⁇ feel reduced noise compared to images presented to each eye. This equates to a quadratic averaging and allows a theoretical gain, equal to the square root of two, on the signal-to-noise ratio.
  • binoculars comprising only an optical path to the sensor and then separate therefrom to the eyepieces.
  • These binoculars then comprise a single sensor connected by a separator to each eyepiece.
  • Such binoculars comprise a single lens group and possibly a single light intensifier.
  • the images broadcast by the eyepieces are then identical so that the brain can achieve no averaging to reduce the noise present in the images. It is then necessary to provide a milking ⁇ digital to reduce noise or to use a better sensor, which is expensive.
  • An object of the invention is to obviate the aforementioned drawbacks.
  • a biocular digital vision device comprising a digital sensor connected to two image restoration elements each belonging to an eyepiece, the device comprising a delay module for establishing a time lag between the renditions of images made by the two eyepieces.
  • the same image stream is sent to both oculai ⁇ res.
  • the images simultaneously perceived by the right eye and the left eye are different because of the time shift. These images are therefore affected by noises that are decorrelated.
  • the brain can then use the images perceived simultaneously by both eyes to operate averaging to reduce noise by a factor equal to the square root of two.
  • the provisions tif ⁇ of the invention allows a better view of the images, particularly in light conditions dif- ficiles.
  • the time offset is equivalent to at least one frame of the video signal and, advantageously, the video signal has a frequency of between about 25 and 60 Hertz.
  • a frame is sufficient to obtain the desired effect without the time shift being perceptible by the observer.
  • the processing unit is connected to the eye by a signal splitter and the timer module is mounted in ⁇ be the signal splitter and one of the eyepieces.
  • This embodiment is particularly sim ⁇ ple.
  • the device may also include a digital processing device.
  • the device comprises a stabilization module and, preferably, the stabili ⁇ tion module is incorporated in the treatment member.
  • the dispo ⁇ operative part comprises a light intensifier mounted in front of the sensor.
  • the digital vision device of the invention is a biocular device comprising a housing 1 incorporating a digital processing unit 2 connected, on the one hand, to a sensor 3 and, on the other hand, with two image restoration elements 4.1, 4.2 forming eyepieces 5.1, 5.2.
  • the sensor 3 is for example a CMOS or CCD sensor.
  • a group of lenses 6 for approximation or a range of rap ⁇ close to predetermined.
  • the intensifier may be a IL tube or other member designed to amplify the light beam having passed through the lens group 6 such that the light beam impinging on the cap ⁇ tor 3 has an increased intensity compared to doing ⁇ light CWater entering the device.
  • the image rendering elements 4.1, 4.2 are OLED or LCD type screens with respect to which output lenses 7.1, 7.2 are arranged.
  • ⁇ dis tance between the screen and the exit lens 7.1, 7.2 is advantageously adjustable to allow adaptation to the view of the observer.
  • the processor 2 is arranged to emit a digital video signal to the image restitution element 4.1, 4.2 of each ocu ⁇ 5.1, 5.2.
  • the video signal has a frequency of, for example, 25 Hertz.
  • the processing member 2 further incorporates a stabilization module.
  • the treatment organ 2 is connected to the eyepieces
  • the device comprises a delay module 9 mounted between the signal separator 8 and the image recovery element 4.1.
  • the delay module 9 is arranged to establish a time shift between the image resti ⁇ tions performed by the two eyepieces 5.1,
  • the time offset is equivalent to at least one frame of the video signal.
  • the image restitution element 4.1 receives a video signal delayed by one frame by rap ⁇ port to the video signal received at the same time by the image restitution element 4.2.
  • the device may have a structure different from that described:
  • the separator is optional, two channels can leave the treatment unit,
  • the timer module can be integrated to the treatment member or of resti ⁇ tution picture element
  • the treatment unit is optional and the sensor can be connected directly to the separator 8 and, optionally, be arranged to ef ⁇ perform signal processing.
  • the device may or may not include a light intensifier, operate in visible or infrared light ...
  • the device can be twins or at ⁇ be viewing device with two eyepieces, such as a microscope.

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Abstract

Dispositif de vision numérique bioculaire comportant un organe de traitement numérique (2) relié, d'une part, à un capteur (3) et, d'autre part, à deux éléments de restitution d'images (4.1, 4.2) d'oculaires (5.1, 5.2) pour émettre un signal vidéo numérique vers chaque oculaire, dispositif comprenant un module retardateur (9) pour établir un décalage temporel entre les restitutions d' images réalisées par les deux oculaires.

Description

Dispositif de vision numérique bioculaire
à faible bruit
La présente invention concerne un dispositif de vision numérique bioculaire telle que des jumelles et no- tamment des jumelles de vision nocturne.
Il est connu des jumelles de vision nocturne com¬ portant deux voies optiques comportant chacune un capteur intensificateur de lumière équipé d'un élément de resti¬ tution d'images, tel qu'un écran, associé à plusieurs lentilles, pour former un oculaire. Une lentille ou un groupe de lentilles est généralement disposé en avant du capteur pour permettre un rapprochement ou grossissement.
Avec ce type de jumelles, les bruits temporels entre les images diffusées par chaque oculaire sont indé- pendants et décorrélés. Le cerveau de l'observateur par¬ vient spontanément à moyenner ces bruits de telle manière que l'image effectivement perçue par l'observateur pré¬ sente un bruit réduit par rapport aux images présentées à chaque œil. Ceci équivaut à un moyennage quadratique et autorise un gain théorique, égal à la racine carrée de deux, sur le rapport signal/bruit.
Pour diminuer le poids et l'encombrement des ju¬ melles, il a été envisagé de réaliser des jumelles ne comprenant qu'une voie optique jusqu'au capteur puis de séparer celle-ci vers les oculaires. Ces jumelles com¬ prennent alors un unique capteur relié par un séparateur à chaque oculaire. De telles jumelles comportent un seul groupe de lentilles et éventuellement un seul intensifi- cateur de lumière.
Les images diffusées par les oculaires sont alors identiques de sorte que le cerveau ne peut réaliser aucun moyennage permettant de diminuer le bruit présent dans les images. Il est alors nécessaire de prévoir un traite¬ ment numérique pour diminuer le bruit ou d'utiliser un capteur de meilleure qualité, ce qui est coûteux. Un but de l'invention est d'obvier aux inconvénients précités.
A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un dispositif de vision numérique bioculaire comportant un capteur numérique relié à deux éléments de restitution d'images appartenant chacun à un oculaire, le dispositif comprenant un module retardateur pour établir un décalage temporel entre les restitutions d' images réalisées par les deux oculaires.
Le même flux d'image est envoyé aux deux oculai¬ res. Toutefois, les images simultanément perçues par l'œil droit et l'œil gauche sont différentes du fait du décalage temporel. Ces images sont donc affectées de bruits qui sont décorrélés. Le cerveau peut alors utili- ser les images perçues simultanément par les deux yeux pour opérer un moyennage permettant de réduire le bruit d'un facteur égal à la racine carrée de deux. Le disposi¬ tif de l'invention permet donc une meilleure vision des images, notamment dans des conditions de luminosité dif- ficiles.
De préférence, le décalage temporel équivaut à au moins une trame du signal vidéo et, avantageusement, le signal vidéo a une fréquence comprise environ entre 25 et 60 Hertz.
Une trame suffit pour obtenir l'effet recherché sans que le décalage temporel ne soit perceptible par 1 ' observateur .
Selon un mode de réalisation particulier, l'organe de traitement est relié aux oculaires par un sé- parateur de signal et le module retardateur est monté en¬ tre le séparateur de signal et l'un des oculaires.
Ce mode de réalisation est particulièrement sim¬ ple .
Le dispositif peut également comprendre un organe de traitement numérique. Avantageusement, le dispositif comporte un module de stabilisation et, de préférence, le module de stabili¬ sation est incorporé dans l'organe de traitement.
Ceci permet de compenser des tremblements de l'observateur qui pourraient entraîner un décalage spa¬ tial et donc un flou perceptible par l'observateur.
Selon une caractéristique particulière, le dispo¬ sitif comporte un intensificateur de lumière monté en avant du capteur.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limita¬ tifs de l'invention.
Il sera fait référence à la figure unique annexée représentant schématiquement un dispositif de vision conforme à l'invention.
En référence à la figure, le dispositif de vision numérique de l'invention est un dispositif bioculaire comportant un boîtier 1 incorporant un organe de traite- ment numérique 2 relié, d'une part, à un capteur 3 et, d'autre part, à deux éléments de restitution d'images 4.1, 4.2 formant oculaires 5.1, 5.2.
Le capteur 3 est par exemple un capteur CMOS ou CCD. En avant du capteur 3 est disposé un groupe de len- tilles 6 permettant un rapprochement ou une plage de rap¬ prochements prédéterminés. Entre le groupe de lentilles 6 et le capteur 3 peut être monté un intensificateur de lumière non représenté. L' intensificateur peut être un tube IL ou tout autre organe agencé pour amplifier le faisceau lumineux ayant traversé le groupe de lentilles 6 de telle manière que le faisceau lumineux venant frapper le cap¬ teur 3 ait une intensité augmentée par rapport au fais¬ ceau lumineux entrant dans le dispositif.
Les éléments de restitution d'images 4.1, 4.2 sont des écrans de type OLED ou LCD en regard desquels sont disposées des lentilles de sortie 7.1, 7.2. La dis¬ tance entre l'écran et la lentille de sortie 7.1, 7.2 est avantageusement réglable pour permettre une adaptation à la vue de l'observateur.
L'organe de traitement 2, connu en lui-même, est agencé pour émettre un signal vidéo numérique vers l'élément de restitution d'images 4.1, 4.2 de chaque ocu¬ laire 5.1, 5.2. Le signal vidéo a une fréquence de par exemple 25 Hertz. L'organe de traitement 2 incorpore ici en outre un module de stabilisation.
L'organe de traitement 2 est relié aux oculaires
5.1, 5.2 par un séparateur de signal 8.
Le dispositif comprend un module retardateur 9 monté entre le séparateur de signal 8 et l'élément de restitution d'images 4.1. Le module retardateur 9 est agencé pour établir un décalage temporel entre les resti¬ tutions d'images réalisées par les deux oculaires 5.1,
5.2. Le décalage temporel équivaut à au moins une trame du signal vidéo. Ainsi, l'élément de restitution d'images 4.1 reçoit un signal vidéo en retard d'une trame par rap¬ port au signal vidéo reçu au même instant par l'élément de restitution d'images 4.2.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications.
En particulier, le dispositif peut avoir une structure différente de celle décrite :
- le séparateur est facultatif, deux voies peu- vent sortir de l'organe de traitement,
- le module retardateur peut être intégré à l'organe de traitement ou à l'élément de resti¬ tution d'image,
- l'organe de traitement est facultatif et le capteur peut être relié directement au sépara- teur 8 et, éventuellement, être agencé pour ef¬ fectuer des traitements des signaux.
- le dispositif peut comprendre ou pas un inten- sificateur de lumière, fonctionner en lumière visible ou infrarouge...
Le dispositif peut être des jumelles ou tout au¬ tre dispositif de vision comportant deux oculaires, par exemple un microscope.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de vision numérique bioculaire com¬ portant un capteur numérique (3) relié à deux éléments de restitution d'images (4.1, 4.2) appartenant chacun à un oculaire (5.1, 5.2) pour émettre un signal vidéo numérique vers chaque oculaire, caractérisé en ce que le dispositif comprend un module retardateur (9) pour établir un décalage temporel entre les restitutions d' images réalisées par les deux oculaires.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le décalage temporel équivaut à au moins une trame du si¬ gnal vidéo.
3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le signal vidéo a une fréquence comprise environ entre 25 et 60 Hertz.
4. Dispositif selon la revendication 1, comportant un organe de traitement numérique (2) .
5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel l'organe de traitement (2) est relié aux oculaires (5.1,
5.2) par un séparateur de signal (8) et le module retarda¬ teur (9) est monté entre le séparateur de signal et l'un des oculaires.
6. Dispositif selon la revendication 1, comportant un module de stabilisation.
7. Dispositif selon les revendications 4 et 6, dans lequel le module de stabilisation est incorporé dans l'organe de traitement (2) .
8. Dispositif selon la revendication 1, comportant un intensificateur de lumière monté en avant du capteur.
EP11728274.9A 2010-07-01 2011-06-29 Dispositif de vision numerique bioculaire a faible bruit Withdrawn EP2588913A1 (fr)

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