FR2519219A1 - Dispositif de prise de vues en technique etat solide - Google Patents
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Abstract
A.DISPOSITIF DE PRISE DE VUES EN TECHNIQUE ETAT SOLIDE. B.DISPOSITIF CARACTERISE PAR UN OBTURATEUR OPTIQUE POUR FERMER OU OUVRIR LE CHEMIN OPTIQUE DE LA LUMIERE INCIDENTE ET REGLER LE TEMPS D'EXPOSITION DES ELEMENTS-IMAGE DE LA PREMIERE ET DE LA SECONDE TRAMES, LES IMAGES DE LA PREMIERE TRAME ET DE LA SECONDE TRAME ETANT PRISES SIMULTANEMENT PAR LES REGIONS PHOTOSENSIBLES LORSQUE L'OBTURATEUR EST OUVERT ET LES CHARGES DU SIGNAL CORRESPONDANT A LA PREMIERE ET A LA SECONDE TRAMES SONT LUES SEQUENTIELLEMENT LORSQUE L'OBTURATEUR EST FERME. C.L'INVENTION S'APPLIQUE A UNE BONNE CAPTATION D'IMAGES SANS DEBORDEMENT DES COULEURS.
Description
Dispositif de prise de vues en technique état solide ".
La présente invention concerne un disposi-
tif de prise de vues en technique état solide et en par-
ticulier une caméra de prise de vues en technique état solide. Selon l'art antérieur, un appareil de
prise de vues en technique état solide utilise un cap-
teur d'image en technique état solide formé d'un compo-
sant à transfert de charge tel qu'un composant CCD sui-
vant différentes configurations pour servir de caméra vidéo à image mobile, la lumière incidente tombant en permanence sur chaque région photosensible du capteur d'image et les signaux de prise de vues étant lus pour
chaque période d'image ou de trame pour donner les ima-
ges successives Dans les capteurs d'image en technique état solide, lorsque les charges du signal obtenu dans les régions photosensibles sont transférées, il peut y avoir un débordement des couleurs du fait de la fuite de certaines charges indésirables hors de la section
de transfert ou encore par suite de l'excitation ther-
mique Cela constitue un inconvénient des dispositifs de prise de vues en technique état solide selon l'art
antérieur Pour remédier à cet inconvénient, les cap-
teurs de prise de vues en technique état solide selon l'art antérieur comportent des drains de débordement le long de la section de transfert ou encore sont réalisés selon la technique de transfert d'image En conséquence, les capteurs d'image en technique état solide selon l'art antérieur sont extrêmement complexes de par leur struc- ture de façon à remédier au débordement des couleurs et ils sont très coûteux et nécessitent des techniques très perfectionnées pour la fabrication des semi-conducteurs
cela s'est traduit par un coût de fabrication extrême-
ment élevé.
Il était habituel d'utiliser même pour le mode de prise de vues fixe, de tels capteurs d'image en technique état solide, très coûteux, pour former une
unité de prise de vues.
De façon générale, les capteurs d'image
destinés à une caméra vidéo donnant des signaux de télé-
vision fournissent des images décalées dans l'espace pour les trames d'ordre impair et d'or-dre pair, suivant
le balayage imbriqué utilisé dans un récepteur de télé-
vision de façon à lire en alternance les signaux vidéo des différentes trames Ainsi en mode de prise de vues avec image fixe, dans le cas d'un capteur d'image ayant des régions photosensibles correspondant à un élément d'image, on a l'inconvénient du scintillement dans le cas d'une image fixe, lorsqu'on prend un objet mobile
par suite des fluctuations qui se produisent dans l'ima-
ge entre chaque trame, puisque les signaux vidéo des différentes trames varient l'un par rapport à l'autre dans l'espace Pour éviter ce phénomène gênant de la
formation de l'image de trame fixe selon l'art anté-
rieur, on est arrivé à une détérioration extrême de la
résolution verticale des signaux vidéo.
Normalement le temps d'exposition d'un capteur d'image d'une caméra vidéo donnant des signaux de télévision est approximativement fixé à la période d'une trame Toutefois dans le cas d'une unité de prise
de vues avec image fixe, il est souhaitable que l'obtu-
rateur soit réglé de façon à changer le temps d'exposi-
tion Par exemple, pour obtenir une image fixe distincte, d'un objet en mouvement, il est nécessaire de réduire le temps d'exposition pour éviter l'étalement de l'image provenant du déplacement de l objet Comme la variation
du temps d'exposition entraîne la variation de la quan-
tité d'exposition du capteur d'image, il est nécessaire
pour obtenir un signal de sortie de prise de vues cor-
respondant à un niveau approprié pour le capteur d'image, de régler l'ouverture du chemin optique de la lumière incidente ou de prévoir un circuit réglant le niveau du
signal de sortie de prise de vues.
La présente invention concerne une unité de prise de vues en technique état solide utilisant un
capteur d'image en technique état solide ayant un dis-
positif à couplage de charge CCD et plus particulière-
ment une unité perfectionnée et qui soit optimale pour
donner une image fixe.
L'objet principal de l'invention consiste à créer un dispositif de prise de vues en technique état solide muni d'un obturateur permettant de modifier le temps d'exposition du capteur d'image en technique
état solide, sous commande et avec adaptation pour effec-
tuer une prise de vues d image fixe.
L'invention a également pour but de créer une unité du type ci-dessus permettant de donner une image fixe de qualité satisfaisante avec un capteur
d'image en technique état solide de structure simpli-
fiée, donnant une image fixe d'excellente qualité, évi-
tant la détérioration de la qualité de l'image provo-
quée par l'étalement des couleurs ou le débordement des contours, sans provoquer de scintillement gênant, et
permettant de régler automatiquement la fin de l'ouver-
ture et la vitesse d obturateur, positivement pour
obtenir un signal de sortie de prise de vues de qua-
lité satisfaisante et d'un niveau de signal approprié
à partir d un capteur d image en technique état solide.
La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels la figure 1 montre schématiquement une caméra munie d un capteur d'image en technique état
solide selonl invention.
les figures 2 A-2 E sont des ordinogram-
mes servant à expliquer le fonctionnement de l'inven-
tion. la figure 3 est une vue en plan d'un capteur d image en technique état solide du mode de réalisation de la figure 1 les figures 4 A-4 E sont des vues en plan d un capteur d'image en technique état solide montrant comment les différents signaux sont transférés: la figure 4 montrent comment les charges du signal sont transférées pendant la période d'ouverture normale de la porte; la figure 4 B montre comment sont transférées les, charges du signal pendant la période de lecture du signal; la figure 4 C montre le transfert des charges du signal au cours d'une période de balayage des charges la figure 4 D montre comment les charges du premier signal de trame sont transférées en mode de prise de vues avec image fixe; la figure 4 E montre comment les charges du second signal de trame sont transférées en
mode de prise de vues avec image fixe.
la figure 5 est un schéma-bloc de la
structure du circuit pour un système de commande auto-
matique à préréglage de fin d ouverture selon l'inven-
tion.
les figures 6 A-6 G sont des ordinogram-
mes servant à expliquer le fonctionnement du système de
commande automatique.
les figures 7 A-7 H sont des ordinogrammes servant à expliquer le fonctionnement d'un autre mode de réalisation de l'invention.
DESCRIPTION DE DIFFERENTS MODES DE REALISATION PREFEREN-
TIELS:
L'invention concerne une unité de prise de vues en technique état solide utilisant un capteur d'image en technique état solide formé d'un dispositif à couplage de charge CCD et de dispositifs similaires et en particulier une unité perfectionnée donnant une
image fixe optimale.
On connaît une très grande diversité de structures pour les unités de prise de vues en technique état solide, classiques, équipées d'un capteur d'image en technique état solide avec des composants à transfert
de charge tels-que des composants CCD; de telles struc-
tures sont connues pour les caméras vidéo avec image
mobile pour lesquelles la lumière incidente tombe en per-
manence sur chaque région photosensible du capteur d'image et les signaux de sortie de détection sont lus dans le dispositif au cours de chaque période de trame
ou d'image de façon à effectuer les différentes opéra-
tions d'image successives Dans le capteur d'image en technique état solide, lorsque les charges du signal obtenu dans les régions photosensibles sont transférées, on a un inconvénient du fait des phénomènes gênants tels que le débordement des couleurs ou le débordement des contours, provoqués par le fait que certaines charges
gênantes sortent de la section de transfert ou provo-
quent de l'excitation thermique Pour remédier à cet inconvénient, les capteurs d'image en technique état solide ont comporté précédemment un drain de débordement
le long de la section de transfert ou encore sont réali-
ses suivant la technique de transfert d'image, En consé-
quence, il est inévitable d'éviter que les capteurs d'image en technique solide ne deviennent trop complexes
dans leur structure pour supprimer l'étalement des cou-
leurs ou le débordement des contours De même, des
techniques très perfectionnées de fabrication des semi-
conducteurs se sont traduites par des coûts de fabrica-
tion extrêmement élevés dans ces techniques connues.
Il était usuel précédemment d'utiliser même pour le mode de fonctionnement avec image fixe,
un capteur d'image en technique état solide, extrême-
ment coûteux comme unité de prise de vues.
De façon générale, le capteur d'image des-
tiné à une caméra vidéo pour donner des signaux de télé-
vision doit fournir des images décalées dans l'espace pour les trames d'ordre impair et d'ordre pair suivant
le balayage imbriqué exécuté dans le récepteur de télé-
vision de façon que les signaux vidéo correspondant aux différentes trames soient lus alternativement Ainsi en mode de prise de vues fixe effectué par le capteur d'image équipé de régions photosensibles correspondant
à un élément d'image, on rencontre le problème du scin-
tillement de l'image fixe lors de la prise de vues d'un objet mobile De telles fluctuations se traduisent dans l'image de chaque trame puisque les signaux vidéo des différentes trames sont décalés les uns par rapport aux
autres dans l'espace.
Selon l'art antérieur, on a une détério-
ration extrême dans la résolution verticale des signaux vidéo dans la formation d'image de trame essentiellement
fixe à cause des phénomènes gênants mentionnés ci-des-
sus. Normalement le temps d-exposition d'un
capteur d'image dans une caméra vidéo donnant les si-
gnaux de télévision est fixé approximativement égal à la période d'une trame; toutefois dans une unité de prise d'image fixe, il est souhaitable d'avoir un diaphragme et de le régler pour modifier le temps d'exposition Par exemple pour obtenir une image fixe, nette, d'un objet en mouvement et en particulier en
mouvement rapide, il faut réduire le temps d'exposi-
tion pour éviter l'étalement de 1 image résultant du mouvement Comme le changement du temps d'exposition entra Ine une variation de la quantité d'exposition du capteur d'image, il est nécessaire pour obtenir un signal de sortie de prise de vues de niveau appropriée
dans le capteur d'image, de régler l'ouverture du che-
min optique de la lumière incidente et de créer un cir-
cuit commandant le niveau du signal de sortie de prise
de vues.
La présente invention a essentiellement
pour but de créer une unité de prise de vues en techni-
que état solide, comportant un obturateur permettant de modifier le temps d'exposition d'un capteur de prise de vues en technique état solide, commandé et adapté pour
effectuer une prise de vues d'image fixe.
La figure 1 montre une caméra électroni-
que d'image fixe réalisée selon l'invention, donnant
une image fixe à l'aide d'un capteur d'image 9-en techni-
que état solide, le capteur fournissant une information
d'image enregistrée sur un disque magnétique rotatif 12.
Le bottier 1 de la caméra comporte un
système optique 2 qui concentre la lumière qui le tra-
verse, puis un obturateur à iris 3 Un obturateur 3 est
prévu dans le chemin de la lumière; lorsque l'obtura-
teur est ouvert, l'énergie lumineuse traverse un mi-
roir semi-argenté 6 qui permet le passage d'une frac-
tion de l'énergie lumineuse qui arrive sur le capteur
d'image 9 en technique état solide; ce miroir 6 réflé-
chit également une partie de l'énergie vers le haut sur un second miroir 7 et sur le viseur 8 Le signal de sortie du capteur d'image 9 est envoyé à un dispositif d'enregistrement magnétique 20; dans cette caméra, l'image est enregistrée sur le disque magnétique 12 et non sur un film optique chimique comme dans l'art anté-
rieur; l'image est transformée en des signaux électri-
ques enregistrés sur le disque magnétique 12.
Le dispositif d'enregistrement magnétique peut recevoir le disque magnétique rotatif 12 comme support d'enregistrement magnétique et une pochette 14 dans laquelle se trouve le disque 12 peut être chargée dans le bottier 1 de la caméra et en être extraite pour permettre la reproduction des images du disque magnétique 12 Le disque 12 est entrainé en rotation à une vitesse prédéterminée par un moteur d'entratnement 13 logé dans le bottier 1 de la caméra; les images sont enregistrées sous forme magnétique sur le disque magnétique 12 par la tête magnétique 11 La tête 11 reçoit l'information d'image par un circuit de traitement de signal 10; cette
information d'image est transformée en des signaux élec-
triques par le capteur d'image 9 en technique état solide.
Un bouton de commande d'obturateur 5 agit sur un circuit de commande 70 qui fournit un signal de
sortie au circuit d'entraînement 40 de l'obturateur ré-
glant cet obturateur 4 Lorsque le bouton d'obturateur 5
est enfoncé pour une prise de vues, comme décrit ulté-
rieurement, l'obturateur 4 fonctionne après la rotation en phase et en vitesse du disque magnétique 12 de façon à effectuer une opération d'enregistrement à l'aide du dispositif d'enregistrement 20 en synchronisme avec la
prise de vues-du capteur d'image en technique état soli-
de 9 L'information d'image correspondant à une image fixé est enregistrée sur l'une des pistes concentriques aux autres sur le disque magnétique rotatif 12 dans le dispositif d'enregistrement 20 Lorsque l'information d'image ainsi enregistrée sur le disque magnétique 12 est reproduite par un moyen de lecture non représenté, une
image fixe s'affiche sur l'écran d'un récepteur de télé-
vision classique Il est à remarquer que le bottier ou l'enveloppe 14 contenant le disque magnétique 12 peut
s'extraire de la caméras et être placé dans le disposi-
tif de lecture.
Selon l'invention, le mécanisme d'obtura-
teur 4 est normalement ouvert; lorsque le bouton de com-
mande 5 de l'obturateur est enfoncé, le circuit de com-
mande 70 fournit un signal de commande d'obturateur 55 au circuit d'entraînement d'obturateur 40 à l'instant ts
de façon que le circuit 40 ferme le mécanisme d'obtura-
teur en réponse au signal Ss après un temps d'exposition prédéterminé T 5 pris à partir de l'instant t O du signal de synchronisation verticale Vsync Le capteur d'image en technique état solide
9 reçoit la lumière incidente de l'image suivant le che-
min optique comprenant le mécanisme d'obturateur 4 et effectue une opération de prise de vues en synchronisme
avec le signal de synchronisation verticale Vsync Immé-
diatement avant que les charges du signal résultant de l'irradiation par la lumière incidente sont lues pour donner les signaux vidéo, toutes les charges inutiles
ou non nécessaires qui restent dans la section de dépha-
sage de signal sont éliminées et le signal est lu en étant protégé de la lumière, le mécanisme d'obturateur étant préalablement fermé Les actions du mécanisme d'obturateur 4 et du capteur d'image en technique état solide 9 sont représentées dans les ordinogrammes des figures 2 A-2 E. Le capteur d'image 9 en technique état solide selon cet exemple de réalisation est un capteur
d,'image réalisé selon la figure 3 comportant un disposi-
tif CCD à couplage de charge à transfert interligne Les régions photosensibles 91 correspondent respectivement aux éléments-image d'une première trame par exemple la
trame d'ordre impair; ces régions sont réparties sui-
vant une matrice à lignes et à colonnes telle que celle représentée Les seconds éléments photosensibles qui correspondent aux éléments-image d'une seconde trame sont
également répartis suivant une matrice en étant alterna-
tivement espacés des éléments 91 Les registres à déca-
lage vertical 93 sont disposés de façon intermédiaire au voisinage des régions 91 et 92 comme représenté pour
éliminer les signaux électriques dans la direction verti-
cale des éléments 92 et 93 Les registres à décalage ver-
tical 93 alimentent un registre à décalage horizontal 94
qui se trouve au bas de la figure 3 pour permettre d'éli-
miner les signaux électriques optiques Une section d'absorption de charge 95 est reliée aux extrémités des registres à décalage vertical 93 opposés aux registres à décalage horizontal 94 Les portes de transfert 96 et
97 sont respectivement prévues entre les régions photo-
sensibles 91 et 92 et les registres à décalage vertical
93 Chacun des registres à décalage 93 est bidirection-
nel pour permettre le décalage du signal vers le regis-
tre à décalage horizontal 94 à une extrémité de celui-ci ou pendant une autre fonction pour décaler le signal vers
la section d'absorption de charge 95 se trouvant à l'au-
trémité des registres à décalage 91.
Dans le capteur d'image 9 en technique état solide ayant la structure décrite ci-dessus, les
portes de transfert 96 et 97 s'ouvrent pendant la pério-
de d'ouverture de porte TW qui est synchronisée sur le signal de synchronisation verticale Vsync; les charges du signal emmagasinées dans les régions photosensibles 91 et 92 se transfèrent dans une période de stockage de
charge TC suivant une quantité proportionnelle à la lu-
mière incidente des registres à décalage vertical 93 à
19219
il
travers les portes de transfert 96 et 97-respectives.
Les charges de signai transférées aux registres à déca-
lage vertical 93 sont décalées verticalement vers le re-
gistre à décalage horizontal 94 au cours d'une période de lecture de signal TA suivant les impulsions de caden- ce de décalage vertical 0 qui sont synchronisées sur un signal de synchronisation horizontale Hsync de façon que la composante d'une ligne horizontale soit décalée au cours d'un intervalle de balayage horizontal 1 H, puis , que les charges du signal qui ont ainsi été décalées soient lues en séquence à partir du registre à décalage horizontal 94 Les registres à décalage vertical 93 sont entraînés par des impulsions de cadence de décalage rapide O vs au cours d une période de balayage de charge TL qui se trouve entre la période de lecture de signal T Ret la période d'ouverture de porte TW de façon que
toutes charges non nécessaires qui restent dans les re-
gistres à décalage vertical 93 soient évacuées vers la
section d-absorption de charge 95.
La lecture du signal du capteur d'image 9 en technique état solide se fait en fonction de l'action
de l'obturateur 4.
Comme représenté dans les ordinogrammes des figures 2 A-2 E, un signal de manoeuvre d'obturateur 55
représenté à la figure 2 B est généré à l'instant t lors-
s
que le bouton d-obturateur 5 est enfoncé Lorsque le mé-
canisme d'obturateur 4 est fermé comme représenté à la figure 2 C après la période d'exposition TS partant de l'instant to par le flanc arrière du premier signal de synchronisation verticale Vsync représenté à la figure 2 A, après le signal Ss, la lecture se fait à partir du capteur d'image 9 qui est commuté comme suit à l'instant t O. En premier lieu, au cours de la période TA avant l'instant to, toutes les portes de transfert 96 et 97 sont ouvertes au cours de la période d'ouverture de porte TL et les charges de la première et de la seconde trames dans les régions photosensibles 91 et 92 au cours de la période de stockage de charge TC sont simultanément transférées aux registres à décalage vertical 93 comme
représenté à la figure 4 A Les charges de signal des dif-
férentes trames sont intégrées et sont lues par le regis-
tre à décalage horizontal 94 comme représenté à la figure
4 B au cours de la période de lecture de signal TR indi-
quée par W à la figure 2 E Après la fin de la lecture des charges de signal, on a une période de balayage de charges TL indiquée par la référence Z à la figure 2 E au cours de cette période, toutes les charges inutiles restent dans les registres à décalage vertical 93 et sont transférées vers le haut par rapport à la figure-3 vers
la section d'absorption de charge 95 (figure 4 C) de fa-
çon à éliminer ces charges Immédiatement après le balaya-
ge des charges inutiles des registres à décalage vertical 93 au cours de la période de balayage de charge TL' on a la période d'ouverture de porte Tw (représentée par la référence (D à la figure 2 D); au cours -de cette période les portes de transfert 96 et 97 sont de nouveau ouvertes pour que les charges de signal emmagasinées au cours de la période TC (correspondant à la référence à la figure 2 D) soient transférées des, régions photosensibles
91 et 92 vers les registres à décalage vertical 93.
L'opération qui s'établit au cours de la période d'ouver-
ture de porte TL, la période de lecture de signal TR et
de la période de balayage de charge TL se fait en syn-
chronisme avec le signal de synchronisation verticale sync. Au cas o la période d'exposition T avant la fermeture du mécanisme d'obturateur 4 couvre plusieurs trames (dans cet exemple deux trames) au cours de la période TB après l'instant t 0, les portes de transfert 96 et 97 ne peuvent s'ouvrir pendant la période d'exposition
TSY si bien que les régions photosensibles 91 et 92 res-
tent à l'état de stockage de charges au cours de ces
plusieurs trames comprenant la période d'exposition T 5.
Le mécanisme d'obturateur 4 se ferme à l'instant O représenté à la figure 2 C après que se soit passée la
période d exposition prédéterminée T 5 à compter de l'ins-
tant t O' Au cours de la période TCL pendant laquelle le mécanisme d'obturateur reste fermé, les charges de signal emmagasinées dans les régions photosensibles 91 et 92 au cours de la période d'exposition T 5 sont lues séparément suivant les trames respectives Cela signifie qu'au cours de la première période de balayage verticale VA comprise dans la période de fermeture d'obturateur TCL, les portes
de transfert 96 des régions photosensibles 91 de la pre-
mière trame restent ouvertes au cours de la période d'ou-
verture de porte TWA de façon que les charges du signal
de la première trame soient transférées au premier regis-
tre à décalage vertical 93, puis au registre à décalage horizontal 94 comme représenté à la figure 4 D et sont lues au cours de la période de lecture de signal TRA Au cours de la période de balayage vertical suivante VB, les portes de transfert 97 des régions photosensibles 92 de
la seconde trame s'ouvrent au cours de la période d'ouver-
ture de porte TWB pour que les charges du signal de la seconde trame soient transférées au registre à décalage vertical 93 comme représenté aux figures 4 E, puis soient
lues au cours de la période de lecture de signal TEB.
Toutes les charges inutiles sont évacuées vers la section d'absorption de charges 95 au cours des périodes de
balayage de charges TLA et TLB qui précèdent immédiate-
ment les périodes d'ouverture de porte TWA et TWB res-
pectives Le passage des charges comme décrit ci-dessus, et qui sont emmagasinées au cours de la période C sont indiquées par des flèches aux figures 2 D et 2 E. Ainsi, les charges de signal emmagasinées dans les régions photosensibles 91 et 92 au cours de la période d'exposition T 5 représentent l'information d'image à la fois pour la première et la seconde trames sans aucune déviation dans l'espace, de sorte que même lorsque l'objet pris est en mouvement, on obtientun signal vidéo correspondant à une image fixe ne comportant
aucun scintillement, ni aucun défaut.
Il est également possible de régler la longueur du temps d'exposition effectif en réglant les potentiels des portes de transfert 96 et 97 au cours de la période d'exposition TS En outre, comme les charges de signal s'évacuent lorsque le mécanisme d'obturateur est fermé, aucune lumière extérieure n'est projetée sur le capteur CCD au cours de la période de lecture du
signal, ce qui élimine tout effet d'étalement d'image.
En outre du fait du balayage des charges inutiles vers la section d'absorption de charges 95 immédiatement
avant le transfert des charges de signal vers les regis-
tres à décalage 93, il est possible d'éviter tous les phénomènes gênants tels que l'étalement des contours provoqué par les charges résiduelles qui se mélangent
aux charges du signal lu ultérieurement.
En outre grâce à l'obturateur 4 normalement ouvert utilisé dans le mode de réalisation ci-dessus, le réglage automatique de la vitesse d'obturation et de la fin de l'ouverture peuvent se faire ainsi que le
réglage automatique du niveau du signal vidéo par détec-
tion de l'amplitude des charges du signal lu dans le capteur d'image 9 avant l'exécution de l'opération de prise de vues avec image fixe en réponse à la commande
du bouton de manoeuvre d'obturateur 5.
La figure 5 montre un exemple de système
de commande automatique à préréglage de fin d'ouverture.
Dans ce mode de réalisation, le capteur d'image en technique état solide 9 effectue la prise de vues décrite ci-dessus tout en étant entraîné par les impulsions de cadence de décalage 0 H et O V fournies par le circuit
d'entratnement 50 en synchronisme avec le signal de syn-
chronisation verticale Vsync et le signal de synchronisa-
* tion horizontale Hsync générés par un générateur de syn-
chronisation 51 Le signal vidéo lu par le capteur d'image 9 est appliqué à la fois au circuit de traitement 10 et à un détecteur de valeur moyenne 41 qui donnent un signal de sortie par détection du niveau continu moyen LA du
signal vidéo fourni par le capteur d'image 9 et qui four-
nit le signal de sortie de détection à un comparateur de
niveau 43 Dans la sortie du détecteur 41, le niveau con-
tinu est abaissé ou augmenté suivant que l'image de l'objet de la prise de vues du capteur d'image est claire
ou sombre.
Le signal de synchronisation verticale Vsync du générateur de synchronisation 51 est fourni à un générateur en dents de scie 42 qui forme un signal en dents de scie Sw représenté à la figure 6 B en réponse au signal de synchronisation d'entrée; ce signal Sw est
appliqué à un comparateur de niveau 41 L'angle d'incli-
naison O du signal en dents de scie Sw se détermine en fonction du réglagedu mécanisme de l'obturateur à iris 3 représenté à la figure 1 de façon à réduire l'ouverture du c-hemin optique de la lumière incidente en réglant le
mécanisme de l'obturateur à iris 3.
Le comparateur de niveau 43 compare le ni-
veau du signal en dents de scie Sw avec celui du signal
de sortie de détection LA et donne un signal rectangulai-
re S représenté à la figure 6 C qui a une largeur d'im-
pulsion t correspondant à la période d'exposition Ts.
Un multivibrateur monostable 44 est déclenché par le flanc arrière du signal S et donne au cours de chaque
intervalle de balayage vertical 1 V, une impulsion d'obtu-
rateur Sp représentée à la figure 6 D qui traverse la
porte ET 45.
La porte ET 45 est commandée par le bouton de manoeuvre d'obturateur 5 et reçoit les signaux de porte formés par un premier flip-flop 46 et un second
flip-flop 47 Le premier flip-flop 46 est déclenché cha-
que fois que le commutateur de libération 41 est fermé par le bouton de manoeuvre d'obturateur 5 et donne un signal de sortie affirmatif qui met l'entrée S du second
flip-flop (bascule bistable) 47 à l'état logique " 1 ".
Le second flip-flop 47 reçoit sur son entrée de cadence
PG, les impulsions synchronisées sur le signal de syn-
chronisation verticale Vsync pour être déclenché par la première impulsion PG qui se produit après que l'entrée 3 soit passée à l'état logique " 1 " L'impulsion PG est synchronisée sur le signal de synchronisation verticale Vsync par le mécanisme d'asservissement comprenant le moteur d'entralnement 13 du disque magnétique rotatif 12 et qui a ainsi le synchronisme du signal Vsync Le signal de sortie affirmatif du second flip-flop 47 est appliqué comme signal d'effacement au premier flip-flop 46 ainsi que comme signal de porte au circuit de porte ET 45 Puis, le premier flip-flop 46
donne, comme représenté à la figure 6 E, un signal de sor-
tie affirmatif SE d'état logique " 1 " au cours de la période comprise entre l'instant ts à la fermeture du
commutateur de libération 71 jusqu'à l'instant t O de la.
première impulsion PG.
Le second flip-flop 47 donne comme repré-
senté à la figure 6 F un signal de sortie affirmatif SF d'état logique " 1 " au cours de la période comprise entre
l'instant t O et l'instant t 1 de l'impulsion PG suivante.
La porte ET 45 donne une impulsion d'obtu-
rateur'S représentée à la figure 6 C après le passage de la période d'exposition T 5 à compter de l'instant t O du premier signal de synchronisation verticale V sync après le temps ts après enfoncement du bouton de commande d'obturateur 5 Le mécanisme d'obturateur 4 est fermé par l'impulsion S comme représenté à la figure 5 reçue de la porte ET 45 L'obturateur 4 est commandé pour osciller il se présente sous la forme d un secteur (figure 5) et à certains moments, il protège le capteur d'image 9 de la lumière; à d'autres moments lorsque l'obturateur est ouvert comme représenté en traits pleins à la figure 5, il permet au capteur d'image 9 de recevoir l'énergie lumineuse Sous l'effet de la commande d'obturateur, il est possible d'obtenir des signaux vidéo d'un niveau approprié en mode de prise de vues avec image fixe Comme décrit ci- dessus, les signaux vidéo qui représentent l'image fixe sont lus du capteur d'image 9 en technique
état solide lorsque le mécanisme d'obturateur 4 est fer-
mé Bien que le mode de réalisation décrit ci-dessus utilise un système de commande automatique à préréglage de fin d'ouverture qui modifie la période d'ouverture
suivant la fin d'ouverture, l'invention peut être modi-
fiée de façon à assurer une commande automatique de gain pour les signaux vidéo ou encore elle peut être utilisée
comme commande automatique de préglage de vitesse d'obtu-
ration en utilisant le niveau du signal vidéo ou les charges du signal obtenu pendant la période d'ouverture d'obturateur T A'
Dans le mode de réalisation décrit ci-
dessus, les charges du signal de la première et de la seconde trames sont tranférées simultanément par les régions photosensibles respectives du capteur d'image en
technique état solide 9 au cours de la période de ferme-
ture TA du mécanisme d'obturateur 4 Toutefois, les charges de signal des deux trames peuvent être lues en alternance comme dans une caméra vidéo habituelle de façon à fournir des signaux de télévision à imbrication à partir des charges du signal obtenu au cours de la
période d'ouverture d'obturateur TA' Un drain de débor-
dement peut être prévu pour régler la durée de la période de stockage de charges TC dans les régions photosensibles du capteur d'image en technique état solide 9 et avec le mécanisme d obturateur optique 4 réglé sur une vitesse
fixe, de façon à modifier la période effective d'exposi-
tion T 5 en réglant la période de stockage de charges TC.
Lors du réglage de la période de stockage de charges Tci des régions photosensibles de la première trame et de la période de stockage de charges Tc 2 des
régions photosensibles de la seconde trame dans le cap-
teur d'image 9 indépendamment l'un de l'autre, la com-
mande de prise de vues représentée dans les ordinogrammes des figures 7 A7 H peut s'utiliser pour réaliser une unité de prise de vues en technique état solide comportant en plus de la fonction de prise de vues à image fixe décrite ci-dessus, une fonction de prise d'image mobile
comme dans une caméra vidéo habituelle.
La figure 7 A montre le signal de synchroni-
sation verticale V La figure 7 B montre un signai de sync commande d'obturateur S
La figure 7 C montre l'ouverture du mécanis-
me d'obturateur optique 4 La figure 7 D montre l'état de fonctionnement de la porte de transfert qui s'ouvre pour
les charges de signal transférées des régions photosen-
sibles de la première trame du capteur d'image en techni-
que état solide 9 vers le registre à décalage vertical 93.
La figure 7 E montre l'état de fonctionnement de la porte de transfert pour transférer les charges de signal de la
seconde trame vers les registres à décalage vertical 93.
La figure 7 F montre l'état de commande au cours de la
période de stockage de charges Tcî des régions photosen-
sibles de la première image pour un temps d'exposition réel couvrant deux trames, bien que les charges soient
lues éventuellement comme étant les signaux d'une trame.
La figure 7 G montre l'état de commande au cours de la
période de stockage de charges TC 2 des régions photosen-
sibles de la seconde trame; la figure 7 H montre un schéma de signaux vidéo lus dans le capteur d'image 9 en technique état solide Au cours de la période TA qui précède la génération du signal de manoeuvre d'obturateur Ssi les régions photosensibles de la première image sont activées pour enregistrer les charges, en alternance suivant un cycle d'image Les charges A du signal de la première image, charges obtenues au cours de la première période de stockage de charges T Cl et les charges B du signal de la seconde image, charges obtenues au cours de la seconde
période de stockage de charges TC 2 sont lues en alternan-
ce suivant un cycle d'une image de façon que synthétique-
ment la lecture du signal de fasse suivant un cycle d'une trame pour donner des signaux vidéo imbriqués De même,
les régions photosensibles de la première et de la secon-
de trames peuvent être placées simultanément à l'état de stockage de charges à l'instant t O du premier signal de synchronisation verticale après la génération du signal de manoeuvre d'obturateur 55 donnant ainsi des charges de signal AC et BC pour une image sans aucune déviation d'espace pour l'image En lisant les charges de signal A 3 et B 3 séquentiellement pour les différentes trames au cours de la période de fermeture d'obturateur TCL, il est possible tout en effectuant la prise de vues d'un objet mobile d'obtenir des signaux vidéo correspondant à-une image fixe sans aucun scintillement comme cela a été indiqué précédemment Les figures 7 F à FH comportent des
flèches qui indiquent le passage des charges de stockage.
Ainsi, les charges de stockage A 2 et B 2 sont lues simul-
tanément suivant les impulsions de décalage vertical P et Q (figures 7 D, 7 E), puis les charges combinées A 2 plus B sont transférées comme représenté à la figure 7 H Les charges A 2 et B 2 ainsi déplacées sont éliminées vers la' section d absorption de charges 95 au cours de la période
de balayage de charges (période non représentée).
Les charges A 3 et B 3 obtenues au cours de la période d'exposition TS comprise entre l'instant t O du signal de synchronisation verticale et l'instant de la fermeture du mécanisme d'obturateur sont décalées séquentiellement comme indiqué par les flèches, puis sont
lues au cours de la période d'une trame.
La description ci-dessus du mode de réali-
sation préférentiel montre de façon évidente que la période d'exposition réelle en mode de prise de vues avec image fixe se règle au cours de la période de stockage de charges du capteur d'image en technique état solide par la fermeture de l'obturateur normalement ouvert, pour
ouvrir ou fermer le chemin optique de l'irradiation inci-
dente sur le capteur d'image en technique état solide.
Par la lecture des charges du signal du capteur d'image, l'obturateur étant fermé, il est possible d'effectuer une prise de vues d'une image fixe de très grande qualité sans défaut qui produirait normalement un étalement de l'image A la lecture des charges du signal du capteur d'image, on évite le phénomène gênant de l'étalement des couleurs en évacuant toutes les charges précédentes, inutiles du registre à décalage vertical immédiatement avant le transfert des charges du signal des régions photosensibles vers le registre à décalage vertical De même, comme les charges de signal obtenues en plaçant
simultanément la région photosensible d'une image du cap-
teur d image en technique état solide à l'état d'exposi-
tion sont lues séquentiellement par trames distinctes, on peut obtenir des signaux vidéo d'une image fixe ne présentant pas de scintillement De même en mode de prise d'image fixe, qui se fait avec un obturateur normalement fermé, on a une commande automatique préréglée de la fin de l'ouverture ou préréglée de la vitesse d'obturation en utilisant comme signaux de commande les charges du signal fourni par le capteur d'image en technique état solide avant la période d'exposition effective pour réaliser ainsi le réglage automatique des différentes fonctions
convenant pour des prises de vues pratiques.
Ainsi dans un capteur d'image en technique état solide donnant une image fixe avec un capteur d'image ayant des régions photosensibles pour les éléments-image d'une première trame et d'autres régions photosensibles pour les éléments-image d'une seconde trame, le dispositif
selon l'invention comporte un obturateur optique pour-
ouvrir et fermer le chemin optique de la lumière incidente de façon à régler le temps d'exposition et les images de
la première et de la seconde trames sont prises simulta-
nément par les régions photosensibles lorsque l'obturateur est ouvert; les charges du signal de la première et de
la seconde trames sont lues séquentiellement à des ins-
tants différents, l'obturateur étant fermé, ce qui permet la prise de vues d'une image fixe avec une très grande
résolution sans scintillement.
De même dans le dispositif de prise de vues en technique état solide donnant une image à l'aide du capteur d'image en technique état solide tout en réglant le temps d'exposition à l'aide d'un obturateur optique
qui ouvre et ferme le chemin optique de la lumière inci-
dente, on a un autre avantage selon lequel immédiatement avant le transfert des charges de chacune des régions photosensibles du capteur d'image et de la lecture des charges du signal avant le transfert vers un registre à décalage vertical, l'obturateur s'ouvre, de sorte que toutes les charges inutiles précédentes qui restent dans le registre à décalage vertical sont éliminées; après la fermeture de l'obturateur, les charges du signal sont lues par le registre à décalage vertical C'est pourquoi, le capteur d'image donne une image de grande qualité qui, dans d'autres conditions, serait étalée ou sans contour net; on obtient ainsi en mode de prise de vues avec image fixe, une image de qualité satisfaisante. De même dans le dispositif de prise de vues en technique état solide qui comporte un capteur d'image en technique état solide ayant une fonction de commande de la période de stockage de charges et un obturateur
optique susceptible d'ouvrir et de fermer le chemin opti-
que de la lumière incidente qui tombe sur le capteur d'image, l'obturateur normalement maintenu ouvert est fermé au cours de la période de stockage de charges du capteur d'image de façon à régler le temps d'exposition efficace et pour que les charges du signal soient lues dans le capteur d'image, l'obturateur étant fermé Ce dispositif a comme autre avantage le fait que la période de stockage de charges du capteur d'image en technique état solide comporte un préréglage donnant un temps fixe et une fin d'ouverture ou une vitesse d'obturateur se réglant automatiquement à l'aide des charges du signal obtenu au cours de la période de stockage de charges qui précède le temps d'exposition efficace donnant ainsi des signaux de prise de vues de qualité satisfaisante à un niveau de signal approprié, en toute sécurité, à l'aide
du.capteur d'image.
Claims (3)
- 70) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit de niveau de référence se compose d un générateur de synchronisation donnant des impulsions de synchronisation verticale et un générateuren dents de scie qui reçoit les impulsions de synchroni-sation verticale du générateur de synchronisation etfournit un signal d entrée au comparateur.) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu il comporte un circuit d'entraînement qui reçoit les impulsions de synchronisation horizontale et verticale du générateur de synchronisation et fournit des signaux de commutation au dispositif de prise de vuesen technique état solide.) Dispositif de prise de vues en techni-que état solide comportant des éléments photosensibles correspondant à la première et à la seconde trames quisont répartis en alternance suivant une matrice, un en-semble de premiers registres à décalage, bilatéraux, parallèlement l'un à l'autre pour décaler les charges des éléments de la première et de la seconde trames, un ensemble de portes de transfert entre les éléments de la première et de la seconde trames et le premier ensemble de registres à décalage pour y décaler les charges, unregistre à décalage de sortie relié aux premières extrémi-tés du premier ensemble de registres à décalage, unerégion d'absorption de charges reliée aux secondes extré-mités du premier ensemble de registres à décalage, unobturateur optique pour ouvrir et fermer le chemin opti-que de la lumière et régler l'exposition des premiers et seconds éléments photosensibles, un moyen pour régler l'obturateur, un moyen de commande d'obturateur relié àce moyen de réglage d'obturateur de façon que les pre-miers et seconds éléments photosensibles soient exposés simultanément lorsque l'obturateur est ouvert et un moyen pour commander les portes de transfert, l'ensemble des registres à décalage, bilatéraux et le registre à décalagede sortie de façon que les charges des éléments photo-sensibles de la première et de la seconde trames soientlues séquentiellement lorsque l'obturateur est fermé.) Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'avant le transfert des charges des éléments photosensibles de la première et de la seconde trames vers l'ensemble des premiers registres à décalage, toutes les charges résiduelles dans le premier ensemble de registres à décalage sont transférées vers la région d'absorption de charges pour éviter l'étalement del image.) Dispositif selon la revendication 10,caractérisé en ce que le temps d'ouverture de l'obtura-teur est variable.
- 120) Dispositif selon la revendication 11,caractérisé en ce que le temps d'ouverture de l'obtura-teur est calculé par les charges obtenues avant le tempsd'exposition effectif.) Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte un diaphragme à iris réglant le passage de la lumière, dispositif placé dansle chemin optique des éléments photosensibles de la pre-mière et de la seconde trames et un moyen pour commanderce diaphragme et modifier l'exposition.
- 140) Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen automatiquepour régler le diaphragme.
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