FR2830128A1 - Photoelectric sensor with sensing elements of pixels laid out in concentric circles, and device comprising such sensor for acquisition of panoramic images - Google Patents
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Abstract
Description
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L'invention concerne un capteur photoélectrique avec des éléments de capture de pixels disposés sensiblement en cercles concentriques pour un dispositif d'images panoramiques, permettant par exemple de visualiser un environnement sur 360 , du type appareil photo numérique ou caméra vidéo. The invention relates to a photoelectric sensor with pixel capture elements arranged substantially in concentric circles for a panoramic image device, making it possible for example to view an environment on 360, of the digital camera or video camera type.
Une image panoramique est une image en deux dimensions qui permet de visualiser l'environnement d'un point précis avec un effet en trois dimensions. Ce genre d'image est très utile pour visualiser un paysage d'un point particulier, ou pour visualiser l'espace intérieur complet d'une pièce. Par exemple, lorsque l'image est acquise à l'aide d'une caméra vidéo, le dispositif peut permettre également de réaliser des vidéos surveillances. A panoramic image is a two-dimensional image that allows you to visualize the environment of a specific point with a three-dimensional effect. This kind of image is very useful to visualize a landscape from a particular point, or to visualize the complete interior space of a room. For example, when the image is acquired using a video camera, the device can also make it possible to carry out video surveillance.
Un dispositif d'acquisition d'images panoramiques comprend soit des moyens réfractifs soit des moyen réflecteurs et leur système de reprise formant ladite image vers le capteur photoélectrique. Cette image en deux dimensions est en général en forme de disque et est traitée par l'intermédiaire d'un logiciel de visualisation puis déployée, le cas échéant en association avec une autre image, sous la forme d'une image panoramique. A device for acquiring panoramic images comprises either refractive means or reflective means and their recovery system forming said image towards the photoelectric sensor. This two-dimensional image is generally in the form of a disc and is processed by means of viewing software and then deployed, if necessary in association with another image, in the form of a panoramic image.
En ce qui concerne les dispositifs d'acquisition d'image panoramique avec des moyens réfractifs, la demande EP-A-0971540 illustre un exemple d'un tel dispositif avec une lentille fish-eye . As regards panoramic image acquisition devices with refractive means, application EP-A-0971540 illustrates an example of such a device with a fish-eye lens.
L'art antérieur connaît aussi des dispositifs d'acquisition d'image panoramique avec des moyens réflecteurs et notamment de la demande WO-FROO-026006 où un tel dispositif comporte comme moyens réflecteurs un miroir conique, concave et de la demande WO-A-99/30197 où le miroir est de forme parabolique. L'image formée par le système de reprise sous forme de disque est ensuite transformée à l'aide d'un capteur CCD connu en soi de type rectangulaire ou carré avec des lignes parallèles d'éléments de capture de pixels. The prior art also knows devices for acquiring panoramic images with reflecting means and in particular from application WO-FROO-026006 where such a device comprises as reflecting means a conical, concave mirror and from application WO-A- 99/30197 where the mirror is parabolic in shape. The image formed by the recovery system in the form of a disc is then transformed using a CCD sensor known per se of the rectangular or square type with parallel lines of pixel capture elements.
Comme capteur photoélectrique, on emploie fréquemment mais pas uniquement des capteurs CCD ou CMOS. As a photoelectric sensor, CCD or CMOS sensors are frequently but not only used.
Le document EP-A-1089342 décrit un capteur CCD avec des éléments de capture de pixels disposés sur des séries de cercles concentriques. Le but de ce document est d'obtenir pour le dispositif d'acquisition d'images une fonction semblable à celui de l'oeil humain, la résolution étant augmentée dans la partie centrale du capteur. Ce document ne concerne pas la prise d'images panoramiques. Document EP-A-1089342 describes a CCD sensor with pixel capture elements arranged on series of concentric circles. The purpose of this document is to obtain for the image acquisition device a function similar to that of the human eye, the resolution being increased in the central part of the sensor. This document does not concern the taking of panoramic images.
Un exemple de caméra vidéo avec un capteur du type CMOS est connu du document WO-A-0122494. Ce document ne concerne pas non plus la prise d'images panoramiques. An example of a video camera with a CMOS type sensor is known from document WO-A-0122494. This document also does not concern the taking of panoramic images.
L'inconvénient majeur de l'utilisation de tels capteurs réside dans le fait que celui-ci n'est pas approprié à la transformation pour l'obtention d'une image panoramique, ce qui se traduit par un long traitement par le logiciel de visualisation pour corriger les aberrations optiques et à une qualité médiocre de l'image panoramique obtenue. The major drawback of the use of such sensors lies in the fact that it is not suitable for processing to obtain a panoramic image, which results in a long processing by the visualization software. to correct optical aberrations and poor quality of the panoramic image obtained.
Le problème à la base de la présente invention est de pallier cet inconvénient majeur. The problem underlying the present invention is to overcome this major drawback.
Pour se faire, la présente invention concerne un capteur photoélectrique avec des éléments de capture de pixels disposés sensiblement en cercles concentriques pour un To do this, the present invention relates to a photoelectric sensor with pixel capture elements arranged substantially in concentric circles for a
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dispositif d'acquisition d'images panoramiques, permettant par exemple de visualiser un environnement sur 360 , du type appareil photo numérique ou caméra vidéo, ce dispositif d'acquisition d'images panoramiques comprenant soit des moyens réfractifs soit des moyens réflecteurs et leur système de reprise formant ladite image sur ledit capteur photoélectrique caractérisé en ce que le nombre des cercles concentriques dans une partie du capteur et/ou la densité des éléments de capture de pixels disposés sur au moins un des cercles varie selon la forme des moyens réfractifs ou des moyens réflecteurs. panoramic image acquisition device, making it possible for example to view an environment on 360, of the digital camera or video camera type, this panoramic image acquisition device comprising either refractive means or reflective means and their system of resumption forming said image on said photoelectric sensor characterized in that the number of concentric circles in a part of the sensor and / or the density of the pixel capture elements arranged on at least one of the circles varies according to the shape of the refractive means or means reflectors.
La présente invention concerne aussi un dispositif d'acquisition d'images panoramiques, permettant de visualiser par exemple un environnement sur 360 , du type appareil photo numérique ou caméra vidéo muni d'un tel capteur photoélectrique. The present invention also relates to a device for acquiring panoramic images, making it possible to view, for example, an environment on 360, of the digital camera or video camera type provided with such a photoelectric sensor.
Grâce au dispositif selon l'invention, le capteur photoélectrique présente des éléments de capture de pixels appropriés à la forme du moyen réflecteur ou miroir, ce qui entraînera un traitement facilité pour la transformation de l'image par le logiciel de visualisation. On réduit ainsi les capacités nécessaires de microprocesseur. Thanks to the device according to the invention, the photoelectric sensor has pixel capture elements suitable for the shape of the reflector or mirror means, which will lead to easier processing for the transformation of the image by the viewing software. This reduces the necessary microprocessor capacities.
Avantageusement le capteur photoélectrique peut présenter en son centre correspondant à la partie centrale du moyen réflecteur ou miroir qui ne renvoie pas d'images des surfaces libres de tout élément de capture de pixels. Advantageously, the photoelectric sensor can have at its center corresponding to the central part of the reflector or mirror means which does not return images of the free surfaces of any pixel capturing element.
Ainsi, un tel capteur avec ses éléments de capture de pixels disposés sensiblement en cercles concentriques peut présenter des surfaces libres sur ses bords et en son centre correspondant à la partie centrale du moyen réflecteur ou miroir qui ne renvoie pas d'images, ces surfaces libres pouvant intégrer d'autres composants tels que des registres de série, des mémoires, des amplificateurs, des éléments de contrôle et de synchronisation ou d'autres éléments électroniques dépendant de chaque élément de capture de pixels, comme des transistors, des condensateurs, des diodes, l'adressage des pixels pour correction d'erreur ou des mémoires associés à chaque élément de capture de pixels. Thus, such a sensor with its pixel capture elements arranged substantially in concentric circles can have free surfaces on its edges and in its center corresponding to the central part of the reflector or mirror means which does not return images, these free surfaces able to integrate other components such as serial registers, memories, amplifiers, control and synchronization elements or other electronic elements depending on each pixel capture element, such as transistors, capacitors, diodes , pixel addressing for error correction or memories associated with each pixel capture element.
Le fait que les bords du capteur soient libres de tout élément de capture de pixels peut diminuer de manière sensible les définitions de l'extérieur du capteur ce qui diminue aussi les contraintes de fabrication. The fact that the edges of the sensor are free from any pixel-capturing element can significantly reduce the definitions of the exterior of the sensor, which also reduces manufacturing constraints.
On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description, faite ci-après à titre purement explicatif, de plusieurs modes de réalisation de l'invention en référence aux figures annexés : - la figure 1 illustre un schéma simplifié d'un dispositif d'acquisition d'images avec un miroir parabolique ou semi-circulaire, - la figure 2 illustre un schéma simplifié d'un dispositif d'acquisition d'images avec un miroir conique, concave, - la figure 3 illustre un exemple de dispositif de moyens réfractifs type fish- eye , - la figure 4 illustre une vue de dessus agrandie d'un capteur selon l'invention, adapté pour un dispositif d'acquisition d'images avec un miroir parabolique ou semi-circulaire, - la figure 5 illustre une vue de dessus agrandie d'un capteur selon l'invention, adapté pour un dispositif d'acquisition d'images avec un miroir conique, concave. The invention will be better understood using the description, given below for purely explanatory purposes, of several embodiments of the invention with reference to the appended figures: - Figure 1 illustrates a simplified diagram of a device of image acquisition with a parabolic or semi-circular mirror, - Figure 2 illustrates a simplified diagram of an image acquisition device with a conical, concave mirror, - Figure 3 illustrates an example of a fish-eye type refractive means, - Figure 4 illustrates an enlarged top view of a sensor according to the invention, suitable for an image acquisition device with a parabolic or semi-circular mirror, - Figure 5 illustrates an enlarged top view of a sensor according to the invention, suitable for an image acquisition device with a conical, concave mirror.
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- la figure 6 illustre une vue de dessus agrandie d'une partie d'un capteur CCD où des éléments du capteur sont représentés schématiquement selon un autre mode de réalisation d'un capteur selon l'invention. - Figure 6 illustrates an enlarged top view of part of a CCD sensor where elements of the sensor are shown schematically according to another embodiment of a sensor according to the invention.
La figure 1 illustre un dispositif d'acquisitions d'images panoramiques comportant un moyen réflecteur primaire sous forme de miroir (2) muni d'une surface primaire extérieure réfléchissante parabolique ou semi-circulaire. Ce miroir (2) est positionné dans l'axe optique du système de reprise (4') formant l'image pour le dispositif d'acquisition d'images (4). FIG. 1 illustrates a device for acquiring panoramic images comprising a primary reflecting means in the form of a mirror (2) provided with a primary external parabolic or semi-circular reflecting surface. This mirror (2) is positioned in the optical axis of the recovery system (4 ') forming the image for the image acquisition device (4).
La figure 2 illustre un dispositif d'acquisitions d'images panoramiques comportant un moyen réflecteur primaire sous forme de miroir (3) muni d'une surface primaire extérieure réfléchissante conique, concave. Comme à la figure 1, ce miroir (3) est positionné dans l'axe optique du système de reprise (4') formant l'image pour le dispositif d'acquisition d'images (4). FIG. 2 illustrates a device for acquiring panoramic images comprising a primary reflecting means in the form of a mirror (3) provided with a conical, concave reflecting external primary surface. As in Figure 1, this mirror (3) is positioned in the optical axis of the recovery system (4 ') forming the image for the image acquisition device (4).
La figure 3 illustre le principe d'un dispositif fish eye pouvant servir pour un dispositif d'acquisitions d'images panoramiques. Le but d'un tel système optique est d'obtenir un objectif très grand angle. Dans l'exemple de la figure 3, une lentille collectrice (5) collecte tous les faisceaux sur un jeu de lentilles (6) concentrant l'image sur le dispositif de capture. FIG. 3 illustrates the principle of a fish eye device which can be used for a device for acquiring panoramic images. The purpose of such an optical system is to obtain a very wide angle lens. In the example of FIG. 3, a collecting lens (5) collects all the beams on a set of lenses (6) concentrating the image on the capture device.
La figure 4 illustre une vue de dessus agrandie d'un capteur selon l'invention, adapté pour un dispositif d'acquisition d'images avec un miroir parabolique ou semi-circulaire (2), comme décrit à la figure 1. Comme on peut le voir, les cercles concentriques (7) sont plus resserrés dans la partie centrale du capteur et la densité des éléments (10) de capture de pixels est plus dense sur ces cercles que sur les cercles extérieurs (8). FIG. 4 illustrates an enlarged top view of a sensor according to the invention, suitable for an image acquisition device with a parabolic or semi-circular mirror (2), as described in FIG. 1. As can be to see it, the concentric circles (7) are more tightened in the central part of the sensor and the density of the elements (10) of pixel capture is denser on these circles than on the external circles (8).
La figure 5 illustre une vue de dessus agrandie d'un capteur selon l'invention, adapté pour un dispositif d'acquisition d'images avec un miroir conique, concave comme décrit à la figure 2. En sa partie circulaire centrale (9) correspondant au sommet (3') du cône du miroir (3), le capteur est libre de tout élément (10) de capture de pixels, les cercles concentriques (11) adjacents à cette partie circulaire centrale (9) sont plus resserrés et la densité des éléments (10) de capture de pixels est plus dense sur ces cercles que sur les cercles extérieurs (8). FIG. 5 illustrates an enlarged top view of a sensor according to the invention, suitable for an image acquisition device with a conical, concave mirror as described in FIG. 2. In its corresponding central circular part (9) at the top (3 ') of the cone of the mirror (3), the sensor is free of any element (10) for capturing pixels, the concentric circles (11) adjacent to this central circular part (9) are tighter and the density pixel capture elements (10) is denser on these circles than on the outer circles (8).
Il est à noter que d'autres formes de miroir peuvent être utilisées, comme par exemple un miroir de forme triangulaire avec un sommet dirigé vers la partie centrale des moyens de reprise, ce sommet pouvant être tronqué jusqu'à obtenir un miroir sous forme de trapèze. It should be noted that other forms of mirror can be used, such as for example a triangular mirror with a vertex directed towards the central part of the recovery means, this vertex being able to be truncated until obtaining a mirror in the form of trapeze.
Il sera intéressant aussi d'adapter le nombre des cercles concentriques (7,8, l l) dans une partie du capteur ou la densité des éléments (10) de capture de pixels disposés sur au moins un des cercles varie selon l'angle de vision renvoyé par la forme utilisée des moyens réfractifs (5,6) ou des moyens réflecteurs (2,3), le nombre de ces cercles et/ou la densité des éléments (10) de capture de pixels augmentant avec cet angle de vision. It will also be interesting to adapt the number of concentric circles (7,8, 11) in a part of the sensor or the density of the pixel capture elements (10) arranged on at least one of the circles varies according to the viewing angle. returned by the form used of the refractive means (5,6) or reflective means (2,3), the number of these circles and / or the density of the elements (10) for capturing pixels increasing with this viewing angle.
A la figure 6 sur une partie en arc de cercle du capteur sont représentés schématiquement les canaux de collection (12) et leur disposition selon un mode de réalisation d'un capteur selon l'invention. Il est connu pour un capteur CCD de prévoir In Figure 6 on a part in an arc of the sensor are shown schematically the collection channels (12) and their arrangement according to an embodiment of a sensor according to the invention. It is known for a CCD sensor to provide
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de tels canaux de collection (12), soit en surface soit intégrés dans le capteur CCD, pour collecter les électrons vers les registres de série. Ces canaux de collection (12) sont en général parallèles et un élément de capture de pixel comporte en général au moins deux portes reliés par deux canaux. such collection channels (12), either on the surface or integrated in the CCD sensor, for collecting the electrons towards the series registers. These collection channels (12) are generally parallel and a pixel capturing element generally comprises at least two doors connected by two channels.
Conformément au mode de réalisation décrit figure 6, à des endroits spécifiques du capteur (zones A et B), les canaux de collection (12) ne sont plus parallèles mais légèrement dirigés l'un vers l'autre. Il y a plusieurs registres de série, non représentés, associés au moins d'une part aux cercles intérieurs (zone A) et d'autre part aux cercles extérieurs (zone C), les registres de série associés aux cercles intérieurs (zone A) étant placés au centre (13) du capteur libre de tout élément (10) de capture de pixels et les registres de série associés aux cercles extérieurs (zone C) étant placés sur le bord (14) du capteur. In accordance with the embodiment described in FIG. 6, at specific locations of the sensor (zones A and B), the collection channels (12) are no longer parallel but slightly directed towards each other. There are several series registers, not shown, associated at least on the one hand with the interior circles (zone A) and on the other hand with the exterior circles (zone C), the series registers associated with the interior circles (zone A) being placed in the center (13) of the sensor free of any element (10) for capturing pixels and the series registers associated with the outer circles (zone C) being placed on the edge (14) of the sensor.
Il est à noter que la surface extérieure du capteur n'est pas forcément circulaire mais peut être rectangulaire ou carrée. Dans ces deux derniers cas, pour une même quantité de cercles concentriques, la taille du capteur est plus grande que pour un capteur circulaire tandis que la place pour loger les registres de série extérieurs sur les bords du capteur est plus grande. It should be noted that the external surface of the sensor is not necessarily circular but may be rectangular or square. In the latter two cases, for the same quantity of concentric circles, the size of the sensor is larger than for a circular sensor while the space for housing the external series registers on the edges of the sensor is larger.
La forme des éléments (10) de capture de pixels peut être aussi quelconque. Dans le cas d'élément de capture de pixels rectangulaires (10'), ces élément de capture de pixel sont dans des orientations différentes selon qu'ils sont placés sur les cercles intérieurs (zone A), préférentiellement positionnés avec leur grand axe dirigé radialement pour ceux-ci, ou sur les cercles extérieurs (zone C), préférentiellement positionnés avec leur grand axe disposé tangentiellement par rapport à ces cercles extérieurs (zone C). The shape of the pixel capturing elements (10) can also be arbitrary. In the case of a rectangular pixel capture element (10 ′), these pixel capture elements are in different orientations depending on whether they are placed on the inner circles (zone A), preferably positioned with their major axis directed radially. for these, or on the outer circles (area C), preferably positioned with their major axis arranged tangentially with respect to these outer circles (area C).
L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits ci-dessus. On pourrait remplacer par exemple les cercles concentriques d'éléments de capture de pixel par d'autres formes de révolution comme des formes elliptiques ou autres. On pourrait aussi utiliser d'autres types de capteurs photoélectriques que des capteurs CCD ou CMOS.The invention is not limited to the exemplary embodiments described above. One could replace for example the concentric circles of pixel capture elements by other forms of revolution like elliptical shapes or others. One could also use other types of photoelectric sensors than CCD or CMOS sensors.
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