Brevet FR2072036A1 — publié le 19710924

La présence invention concerne un dispositif pour compenser les effets de lumière parasite dans un appareil électrooptique d'exploration d'images dans lequel un élément d'exploration à spot mobile produit une trame lumineuse et dans lequel un 5 détecteur de lumière engendre un signal vidéo représentant l'image éclairée par la trame. La lumière parasite se produisant sur le trajet optique de l'élément d'exploration à spot mobile fait en sorte que le signal vidéo engendré par le détecteur de lumière présente un rap-10 port de contraste considérablement réduit par rapport au rapport de contraste optique de l'image initiale. Il en résulte que des images produites à partir du signal vidéo (par exemple des tirages photographiques, des images de première vision, etc.) présentent des différences distinctes et indésirables par rapport à 15 l'image initiale. La source principale de lumière parasite dans un tel système est la plaque avant de l'élément d'exploration à spot mobile qui se compose généralement d'une mince partie transparente en verre revêtue sur sa surface intérieure d'au moins une 20 couche luminescente sensible aux électrons. Lorsqu'une trame produisant un faisceau électronique excite un point de la couche luminescente, celui-ci se comporte comme une source ponctuelle de lumière qui émet des rayons conformément à la loi de Lambert. • Des rayons lumineux qui arrivent dans la couche limite verre-air 25 sur la surface extérieure de la plaque avant sous un angle supérieur à l'angle critique de réflexion interne de la lumière sont réfléchis vers l'arrière en direction de la surface intérieure du verre où ils éclairent des points additionnels de la couche luminescente. Les points additionnels éclairés par ces premiers 30 rayons réfléchis agissent comme des sources additionnelles satisfaisant à la loi de Lambert et présentant une intensité inférieure à celle du spot initial. Il en résulte la formation d'un halo de lumière qui entoure le spot initial et dont l'intensité diminue approximativement exponentiellement à mesure que la distance 35 par rapport au spot initial augmente. Puisque chaque point ou spot de la trame se comporte de la mffme manière, il se produit par effet cumulatif une lumière parasite qui n'est pas uniforme sur toute l'étendue de la trame. Cette lumière parasite non uniforme, lorsqu'elle est combinée à la lumière parasite uniforme 40 engendrée par des réflexions sur d'autres surfaces sur le trajet 70 39979 2 2072036 optique du système d'exploration, produit sur toute l'étendue de la trame un motif complexe non-uniforme de lumière parasite qui ne peut pas être aisément compensé par les techniques connues. Cet appareil est utilisable dans le système décrit dans la de-5 mande de brevet française déposée le même jour par la demandresse et ayant pour titre : "Dispositif pour simuler électroniquement un processus de reproduction en couleur d'une image". En conséquence, l'invention a pour but de réaliser un dispositif pour compenser les effets d'une lumière parasite dans 10 un appareil électro-optique d'exploration d'images. Suivant l'invention, dans un appareil électro-optique d'exploration d'images dans lequel un élément d'exploration à spot mobile engendre une trame lumineuse présentant des dimensions prédéterminées et dans lequel un détecteur de lumière en-15 gendre un signal vidéo représentant l'image éclairée par la trame, un dispositif de compensation des effets d'une lumière parasite dans le système d'exploration comprend un élément d'exploration à spot mobile comportant une plaque d'une épaisseur au moins égale à H , où H désigne la dimension la plus courte da 20 4tgg la trame et 0 l'angle critique de réflexion interne de la lumière pour la matière de la plaque. L'élément d'exploration à spot mobile émet- ainsi une lumière parasite sensiblement uniforœs à partir de la trame. Il est en outre prévue des moyens sensibles 25 au signal vidéo pour produire un signal de base présentant une amplitude représentant la lumière parasite uniforme dans le système d'exploration. Il est enfin prévu des moyens pour combiner le signal de base au signal vidéo de manière à compenser la partie du si-30 gnal vidéo qui correspond à la lumière parasite uniforme dans le système d'exploration, ce qui permet d'obtenir un signal vidéo compensé à la sortie. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée 35 à titre d'exemple non limitatif d'une forme de réalisation représentée au dessin annexé : La figure 1 est un schéma de blocs d'une forme de réalisation de l'invention utilisable dans un appareil électrooptique d'exploration d'images. 40 Les figures 2a et 2b sont respectivement une vue de BAD ORIGINAL 70 39979 3 2072036 face et une vue latérale d'un élément d'exploration à spot mobile utilisable dans le mode de réalisation de la figure 1. La figure 3 est une vue partielle d'un autre élément d'exploration à spot mobile également utilisable dans le mode 5 de réalisation de la figure 1. La figure 4a est une vue éclatée d'une partie d'une plaque d'un élément d'exploration classique à. spot mobile, montrant la réflexion des rayons lumineux entre les surfaces intérieure et extérieure de la plaque. 10 La figure 4b est une vue éclatée d'une partie d'une plaque d'élément d'exploration à spot mobile utilisable dans la forme de réalisation de la figure 1 et montrant la réflexion des rayons lumineux entre ses surfaces intérieure et extérieure. Dans la forme de réalisation de la figure 1, un élément 15 d'exploration à spot mobile 5, des lentilles 6, une image 7 (par exemple une diapositive), un détecteur de lumière 8 (par exemple . un photormiltiplicateur) et un amplificateur vidéo 9 coopèrent avec d'autres éléments électriques et optiques non représentés mais bien connus, pour former un appareil électro-optique d'ex-20 ploration d'images. En service, l'élément d'exploration à spot mobile produit une trame lumineuse en utilisant un faisceau électronique commandé pour exciter une couche luminescente située sur la surface intérieure 10 d'une plaque 11 suivant un réseau prédéterminé de lignes séparées par des intervalles de suppres-25 sion. Une période d'exploration d'image est définie par la durée pendant laquelle la trame éclaire toute l'image. La forme de trame a habituellement un profil courant tel qu'un profil rectangulaire ou circulaire et elle a par conséquent des dimensions normales ; par exemple la trame rectangulaire a une certaine hauteur 30 et une certaine largeur. La forme particulière de trame utilisée peut être choisie par l'utilisateur en fonction des dimensions et de la forme de l'image à éclairer. Une lumière qui a été modulée par l'image est récupérée par un détecteur de lumière 8 qui produit à son tour un signal 35 vidéo classique représentant l'image 7, ce signal étant ensuite appliqué à des moyens de combinaison 20 et à des moyens de génération de signal de base 12 par l'intermédiaire de l'amplificateur vidéo 9. Le signal vidéo engendra pendant chaque période d'exploration d'image comporte (au point exploré) une partie qui 40 ne représente pas parfaitement l'image mais qui est le résultat j^AD ORIGNAL. 70 39979 4 2072036 de la lumière parasite engendrée par des réflexions sur différents éléments du système d'exploration. La lumière parasite non-uniforme qui est normalement produite par la plaque de l'élément d'exploration à spot mobile est rendue uniforme par augmentation 5 de l'épaisseur de la plaque 11 d'une manière qui va être définie dans la suite. La lumière parasite uniforme résultante, lorsqu'elle est combinée à une autre lumière parasite uniforme produite par d'autres éléments optiques dans le système, maintiendrait normalement la partie du signal vidéo correspondant à la 10 lumière parasite à tin niveau fixe mais cependant les densités variables de l'image explorée font en sorte que cette partie est proportionnelle à la brillance moyenne de l'image initiale, cette caractéristique étant représentée par l'amplitude moyenne du signal vidéo. 15 Le bloc 12 représente des moyens qui agissent en réponse au signal vidéo pour produire un signal de base présentant une amplitude représentant la lumière parasite uniforme dans le système d'exploration. Pour produire le signal de base désiré, la forme de réalisation de la figure 1 comprend, à l'intérieur du 20 bloc 12, un circuit d'établissement de moyenne 13 qui reçoit le signal vidéo sortant de l'amplificateur vidéo 9, un circuit de verrouillage 14 relié à la sortie du circuit d'établissement de moyenne et un élément de réglage 15 pour supprimer la lumière parasite, relié aux sorties du circuit d'établissement de moyen-25 ne 13 et du circuit de verrouillage 14. Le circuit d'établissement de moyenne 13 reçoit le signal vidéo d'amplitude variable et produit un signal proportionnel à l'amplitude moyenne du signal vidéo pendant un intervalle de temps sélectionné, par exemple une période d'exploration d'image, et par conséquent propor-30 tionnel à la brillance moyenne de l'image intitiale 7. On peut utiliser tout circuit classique d'établissement de moyenne, par exemple un intégrateur à transistor-résistance-condensateur à condition qu'il soit sensible aux variations d'amplitude du signal vidéo. Le circuit de nivellement 14 est sensible à un signal de 35 suppression se produisant pendant chaque intervalle de suppression de la trame et il verrouille le signal de sortie du circuit d'établissement de moyenne 13 à un niveau de référence fixe qui peut être égal au niveau de la composante de suppression du signal vidéo. On obtient ainsi un signal de référence intermédiaire qui 40 est appliqué à l'élément de réglage 15. La polarité du signal de bad original 70 39979 5 2072036 référence intermédiaire est opposée à celle du signal vidéo lorsque les moyens de combinaison 20 sont constitués par un circuit de sommation. Son amplitude est déterminée par l'élément de réglage 15 de façon à produire un signal de référence qui est appli-5 qué aux moyens de combinaison 20 et qui est approximativement égal à la partie du signal vidéo représentant la lumière parasita uniforme. Dans le mode de réalisation de la figure 1, l'élément de réglage 15 a été représenta sous la forme d'un amplificateur 10 comprenant un transistor 16 relié à une source de tension négative par l'intermédiaire d'une résistance de polarisation 17 et à une source de tension positive par l'intermédiaire d'une résistance 18 et d'une résistance variable 19 qui est utilisée pour régler l'amplitude du signal de base. Un fil relié au collecteur 15 du transistor transmet le signal de base résultant au dispositif de combinaison 20. Le bloc 20 représente un dispositif pour combiner le signal de base avec le signal vidéo afin de compenser la partie du signal vidéo qui est due à la lumière parasite uniforme dans 20 le système d'exploration. Bien que représenté sous la forme d'un circuit de sommation, il va de soi que, si on désire donner la même polarité au signal de base et au signal vidéo, on peut utiliser un circuit de soustraction pour le bloc 20. Dans l'un ou l'autre cas, on produit le même signal vidéo compensé à la sortie. 25 Lorsque le signal vidéo est combiné au signal de base qui a une amplitude approximativement égale à la partie du signal vidéo due à la lumière parasite, l'amplitude du signal de base est effectivement soustraite de l'amplitude du signal vidéo du fait de leurs polarités opposées. Les intervalles de suppression des deux 30 signaux vidéo et de base, qui sont verrouillés au même niveau ds référence, ne sont pas affectés. Cela compense la lumière parasite dans le système en produisant à la sortie un signal vidéo compensé qui est pratiquement libéré des effets d'une lumière parasite. Sur la figure 1, la plaque 11 de l'élément d'explora-35 tion à spot mobile 5 a été pourvue d'une épaisseur bien supérieure à celle des plaques habituelles afin d'obliger l'élément d'exploration à spot mobile à émettre une lumière parasite sensiblement uniforme sur toute l'étendue de la trame. La figure 4a représente une coupe d'une plaque habituelle 21 dans laquelle un faisceau 40 électronique 22 excite un point luminescent 23 situé sur la sur- 70 39979 6 2072036 face intérieure revêtue de la plaque 24 en produisant une émission de rayons lumineux dans toutes les directions conformément à la loi de Lambert. Les rayons 26 qui arrivant sur la couche limite verre-air sur la surface extérieure de la plaque 27 sous ua angle 5 supérieur à l'angle critique 0 de réflexion interne de lumière (cet angle étant mesuré entre la normale à la surface et le faisceau incident et étant fonction de la matière de la plaque et du milieu ambiant 9 comme cela est bien ccmnu) sont réfléchis vers 1'arrière en direction de la surface intérieure où ils éclairent 1G des son®s additionnelles de matière luminescente et où ils produisent une émission d'une lumière parasite non-uniforme, comme décrit plus haut. Pour faire.en sorte qu'un élément d'exploration à spot mobile émette la lumière parasite uniforme nécessaire s on a trouvé . 15 qu'une augmentation de -l'épaisseur ds la plaque à une valeur qui est élevée par rapport aux dimsnsions de la trame oblige les réflexions additionnelles indésirables à se produire à l'extérieur de la zone de trame de la plaque. La figure 4b représente une plaque 29 similaire à celle de la figure 4a en profil et en matière 20 mais qui est cependant surépaissie suivant l'invention. Les flèches 26 représentent des rayons lumineux arrivant sur la surface extérieure 27 de la plaque sous un angle supérieur à l'angle critique correspondant à la matière. On voit qu'une plaque présentant l'épaisseur indiquée (ï) oblige la première réflexion â se produi-25 re sur le bord de la sons 30 de la plaque lorsque le faisceau électronique arrive au centra de la surface intérieure revêtue 24 -' de la plaque. En.faisant en sorte que la lumière due à des réflexions se produisant après la première soit située à l'extérieur de la zone de trame de la plaques la lumière parasite résultante 30 perd sa caractéristique d'affaiblissement exponentiel et devient sensiblement uniforme dans toute la zone de trams requise. On a déterminé une épaisseur minimale pour une compensation appropriée par des calculs théoriques et des mesuras empiriques. La condition fondamentale est qu'une lumière émis® par 35 un point luminescent excité par un faisceau électronique arrivant au centre de la trame subisse sa première réflexion à l'extérieur de la zone de trame et dans la direction de la dimension la plus courte de la trame. Des plaques d'épaisseurs inférieures à cette valeur permettent de trop nombreuses réflexions et il en résulte 40 (comme indiqué sur la figure 4a) la production de lumière parasite bad original 70 39979 7 2072036 du type non uniforme indésirable dans la zone de trame. Mathématiquement cette relation est exprimée de la façon suivante : T\ H où T représente l'épaisseur de la plaque, H la dimension 4tge 5 la plus courte de la trame et e l'angle critique de la matière de la plaque. Comme indiqué plus haut, cette équation représente une condition minimale de compensation appropriée. En fonction de l'uniformité de la lumière parasite et de la précision de compensation requise, on peut utiliser une épaisseur supérieure à celle 10 déterminée par l'équation précitée. Dans certaines circonstances, cette épaisseur peut être supérieure à la dimension maximale de la trame. La figure 2a représente un élément d'exploration à spot mobile 31 construit suivant l'invention. La plaque 32 est formée 15 d'une manière normale à partir d'une masse continue de verre mais elle est cependant pourvue d'une épaisseur (T) qui est suffisamment grande pour satisfaire à 1'équation précitée en ce qui concerne la trame 33 représentée sur la figure 2b qui est une vue de face de la plaque 32. 20 La figure 3 représente un second élément d'exploration à spot mobile construit suivant l'invention ; les rayons lumineux 34, 35 sont représentés additionneliement pour montrer que des réflexions postérieures à la première se produisent à l'extérieur de la zone de trame. La plaque de la figure 3 est formée en liant 25 une partie en matière plastique transparente 36 à la surface extérieure d'un élément d'exploration à spot mobile classique comportant une mince plaque de verre 37. De cette façon, l'épaisseur de la plaque peut être augmentée à une valeur concordant avec l'équation précitée sans affecter matériellement la construction 30 de la plaque. On doit veiller à utiliser un type de matière plastique et de matière de liaison qui ne provoque pas de réflexions importantes sur la couche limite 38 située entre la matière plastique et le verre. Dans vin mode de réalisation d'une plaque présentant 35 les caractéristiques nécessaires, une partie en "Plexiglas" transparent Rohn & Haas d'environ 3cm d'épaisseur a été fixée à l'aide d'un mastic optique sur la plaque d'un tube d'exploration à spot mobile Thomas 10M 28-M sur lequel on a produit une trame rectangulaire de 10 x 12,5 cm. On a trouvé que cette disposition permet-40 tait à l'élément d'exploration à spot mobile d'émettre une lumière parasite sensiblement uniforme qui était compensée avec précision par le dispositif suivant l'invention. 70 39979 % 2072036 revendications 1. Appareil électro-optique d'exploration d'images dans lequel un élément d'exploration à spot mobile produit une trame lumineuse de dimensions prédéterminées et dans lequel un détecteur de lumière engendre un signal vidéo représentant l'image éclairée 5 par la trame, un dispositif étant prévu pour compenser les effets d'une lumière parasite dans l'appareil d'exploration, caractérisé en ce qu'il comprend un élément d'exploration à spot mobile comportant une plaque de sortie dont l'épaisseur est au moins égale à : H 10 4tge où H désigne la dimension la plus courte de la trame et 0 l'angle critique de réflexion interne de la lumière pour la matière de la plaque, en obligeant ainsi l'élément d'exploration à émettre une lumière parasite sensiblement uniforme-à partir de la trame, des 15 moyens agissant en réponse au signal vidéo pour produire un signal de base dont l'amplitude représente la lumière parasite uniforme dans l'appareil d'exploration, et des moyens pour combiner le signal de base au signal vidéo en vue de compenser la partie du signal vidéo correspondant à la lumière parasite uniforme dans 20 l'appareil d'exploration afin de produire à la sortie un signal vidéo compensé. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de production du signal de base comprennent un circuit pour effectuer la moyenne du signal vidéo pendant une 25 période d'exploration d'images en vue de produire un signal d'une amplitude proportionnelle à l'amplitude moyenne du signal vidéo et un circuit pour maintenir le signal d'amplitude moyenne à un niveau de référence fixe pendant chaque intervalle de suppression de la trame en vue de produire le dit signal de base. 30 3. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit d'établissement de moyenne produit un signal présentant une polarité opposée à celle du signal vidéo et en ce que les dits moyens de combinaison comprennent des éléments pour additionner le signal de base et le signal vidéo. 35 4. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens pour régler l'amplitude du signal de base intermédiaire en vue de. produire un signal de base dont l'amplitude est proportionnelle à la lumière parasite uniforme BAD ORIGINAL 70 39979 3 2072036 dans l'appareil d'exploration. 5. Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de réglage comprennent un amplificateur à transistor coopérant avec une résistance variable pour régler 5 l'amplitude du signal de base intermédiaire. 6. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la dite plaque de sortie se compose d'un corps continu de verre transparent. 7. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en 10 ce que la dite plaque de sortie comprend une partie en verre présentant des surfaces intérieure et extérieure et une partie en matière plastique transparente sensiblement plus épaisse que la partie en verre et placée de manière à être adjacente à la surface extérieure de la partie en verre.