Brevet FR2296328A1 — publié le 19760723

La présente invention concerne l'analyse par balayage optique d'images d'un film entratilé d'un mouvement continu et uniforme. Les dispositifs lecteurs de film associés à un récepteur de télévision sont généralement de deux types : - un projecteur cinématographique à mouvement discontinu ou continu du film donne une image animée localisée dans un cadre fi Cette image est reprise par une caméra électronique qui analyse les informations optiques et les transforme en signaux électriques qui sont décodés dans le récepteur. - le procédé du '7Flying spot consiste à éclairer successivement chaque image portée par le film animé d'un mouvement continu et uniforme par un point lumineux qui balaye transversalement le film, son mouvement étant synchronisé avec le mouvement dlentratne- ment du film et avec celui du récepteur de télévision. Les divers procédés connus nécessitent l'emploi de systèmes de balayage au moyen de faisceaux électroniques qui sont relativement complexes, donc coûteux. La présente invention est relative à un système optique qui permet d'analyser les images successives d'un film en substituant au balayage klectronique un balayagetbptique beaucoup plus simple. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'analyste d'images défilant de manière continue caractérisé en ce qu'il con sistre à éclairer à l'aide d'une source lumineuse l'image à analyser, à faire converger le faisceau lumineux, après traversée de l'image, pour former dans un plan l'image de la source, à effectuer dans ce plan une déviation périodique du faisceau projeté perpendiculairement au sens de défilement de l'image, à diriger après focali sationle faisceau dévié sur un microcapteur photosensible fixe transformant les impulsions optiques en impulsions électriques de façon telle que l'image soit analysée horizontalement ligne par ligne, de haut en bas, chaque ligne défilant d'une extrémité à l'autre devant ledit microcapteur. On réalise ainsi très simplement un balayage essentiellement optique des images successives d'un film, les impulsions électriques de sortie du microcapteur étant par exemple envoyées dans un appareil décodeur du type récepteur de télévision. Dans cette application particulière du procédé, on réalise bien entendu une synchronisation de la vitesse de défilement du film et de la fréquence de ladite déviation périodique entre elles et avec les synchronisations image et ligne respectivement des récepteurs ae télévision. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend un mécanisme d'entraînement en continu d'un film porteur des images à analyser, une source de lumière, un système optique comprenant un condenseur interpose entre le source de ltière et lè film et un objectif disposé de l'entre - de la source par rapport au film et dont le foyer est plan dans le plan de 11 image à analyser un système optiqué équivalent à un prisme unique d'angle variable dispose dans le plan image de la source lumineuse déterminé ne par ledit objectif et susceptible de dévier périodiquement le faisceau convergent issu de l'objectif perpendiculairement à l'axe de défilement des images et un microcapteur photosensible fixe sur lequel est projeté, après focalisation par un dispositif approprié, le faisceau dévié. Suivant un mode de réalisation préféré, ledit système optique équivalent à un prisme unique angle variable est consti- tué par une série de petits prismes identiques régulièrement répartis à la périphérie d'un disque entraîné en rotation autour d'un axe parallèle à l'axe du faisceau lumineux, le disque étant dispo sé dansle plan image de la source lumineuse déterminé par ledit objectif, chaque prisme étant susceptible d'hêtre interposé entre l'objectif et un système catadioptrique afocal, le faisceau dévié, après focalisation par ledit objectif, étant projeté sur le micro-capteur par l'intermédiaire d'un miroir semi-réfléchissant convena bernent interposé entre le film et l'objectif. Dans le cas d'une utilisation d'un tel dispositif pour envoyer- des images sur des récepteurs de télévision, il est prévu des moyens pour synchroniser la vitesse d'entraînement du film avec la vitesse de rotation du disque ainsi qu'avec les synchronisations image et ligne desdits récepteurs. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de réalisation du dispositif cl-dessus, description donnée à titre d'exemple uniquement en regard des dessins annexés sur lesquels Fig. 1 représente une vue schématique en élévation d'un dispositif conforme à l'invention. Fig. 2 représente une vue en coupe horizontale partielle suivant l'aie optique du dispositif de la figure I. Fig. 3 représente une vue partielle en élévation du disque porte-prismes. Fig. 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV du dispositif de la figure 3. Fig. 5 est une vue en coupe partielle d'une variante de réalisation du disque porte-prismes. Fig. 6 représente schématiquement les circuits de synchronisation du dispositif de l'invention dans le cas d'envoi d'images sur des récepteurs de télévision. Le dispositif représenté schématiquement sur les figures 1 et 2 comporte une source de lumière 1 à laquelle est associé un condenseur 2 dirigeant un faisceau de lumière sur un film 3 portant des images à analyser. Le film 3 est entraîné à vitesse constante selon le sens de la flèche F de la figure 1, par l'intermédiaire d'un moteur schématisé en 4. Apres traversée du film 3 le faisceau passe dans un ob jectif 5 qui forme dans un plan P l'image de la source 1. Le plan du film 3 est placé dans le plan focal de ltob- Jectif 5. Dans le plan P est disposé un disque symbolisé en 6, entraîné en rotation autour d'un axe 7, parallèle à llaxe optique du dispositif,par un moteur 8. L'axe 7 est situé dans le plan vertical (figure 1) défini par l'axe optique du dispositif et l'axe de défilement des images du film 3. Le disque 6 porte à sa périphérie (figures 3-4) un certain nombre de petits prismes 9 en matériau réfringent tous identiques. Le disque et les prismes peuvent entre réalisés dtun seul bloc par exemple par moulage d'une matière plastique. Les prismes 9 sont disposés symétriquement par rapport à l'axe de rotation 7 du disque. Ils sont séparés par une zone 10 de dimension constante revetue d'un dépot opaque aux rayons lumineux. Les plans bissecteurs des prismes 9 sont confondus avec le plan du disque 6 et avec le plan P. Le système est réglé de manière à ce que chaque prisme 9 soit traversé sur une portion très faible de sa surface, l'intervalle entre deux prismes consécutifs (zones 10) étant au moins de mimes dimensions que l'aire de la section du faisceau de sorte que deux prismes consécutifs ne sont jamais utilisés simultanément A droite du plan P en considérant les figures 1 et 2, dans l'- axe optique est disposé un système catadioptrique afocal constitué d'une lentille convergente 11 dont un foyer est placé dans le plan P et d'unprisme à réflexion totale 12 dont l'arête 12a est à une distance optique de la lentille ll exactement égale à la distance foeale de cette dernière. Enfin,un miroir semi-réfléchissant 13 est interposé dans le faisceau lumineux entre le film 3 et l'objectif 5 et est incliné à 45 sur l'axe optique de manière à renvoyer le faisceau de retour issu de l'objectif 4 sur un microcapteur fixe 14 disposé dans le plan de focalisation 15 de 11 image. Le plan du miroir 13 est perpendiculaire au plan défini par l'axe optique du système et la direction de déplacement du film 3 Le fonctionnement du dispositif représenté et décrit ci-dessus est le suivant Le film3 portant les images successives à analyser est entraîné de manière continue par le moteur 4 suivant le sens de la flèche F Le faisceau lumineux, après traversée du film 3, converge dans le plan P dans lequel il subit une déviation dans unplan perpendiculaire au plan défini par l'axe optique du système et l'axe de défilement des images du film. Cette déviation est opérée par I'ensembleformé par l'un des prismes 9 > la lentille 11 et le prisme 12 et qui est équivalent, comme cela est bien connu, à un prisme unique angle variable. Pour plus de précisions à ce sujet, on se reportera utilement au brevet français N 70.11.696 et à ses première et seconde additions respectivement N 7107.732 et N 71.25.633 déposés aunom du Demandeur-et qui eoncernentune application du diasporamètre (dispositif optique à deux prismes d'angle égaux tournant en sens inverses autour d'un axe perpendiculaire aux plans bissecteurs des prismes, lequel dispositif est équivalentàun prisme unique d'angle variable la compen sationdumouvement continu de défilement d'un film porteur images successives. En effet, du fait de la rotation du disque 63 entre le moment où le prisme 9 s'interpose dans le faisceau et le moment où il quitte ce faisceau, ce dernier va subir une déviation dans le plan de la figure 2 d'une amplitude déterminée. Après traversée du prisme 9, de la lentille 11, réflexion sur le prisme 12, et retraversée de la lentille 11 et du prisme 9, le faisceau ainsi dévié est focalisé par l'objectif 5 qu'il retraverse, après déviation par le miroir semi-réfléchissant 13. La focalisation de l'image à analyser s'effectue donc dans le plan 15. Dans ce plan 15 l'image formée va donc se déplacer perpendiculairement au sens de déplacement du film 3 (figure 1). Au cours de ce déplacement, une tranche mince ou ligne (M',N') transversale de l'image formée va défiler sur toute sa longueur devant le microcapteur fixe 14 lorsque l'un des prismes 9 va passer dans le faisceau du plan P. Cette ligne M' N' est l'image d'une ligne NN d'une image du film 3 sensiblement perpendiculaire à llaxe de déplacement de ce film. Au cours du déplacement du prisme 9 considéré, chaque point de la ligne M'N' sera donc "analysé" par le microcapteur 14 qui -va délivrer un signal électrique proportionnel à l'intensité lumineuse de chaque point de la ligne. I1 est clair que si le film 5 était immobile, à chaque passage d'un prisme 9 dans le faisceau ce sera toujours la même ligne de l'image du film 3 qui sera "analysée1, par le microcapteur 14. Mais comme le film 3 se déplace, l'image du plan 15 va également se déplacer, en sorte que le microcapteur 14 va explorer, ligne après ligne, l'image entière du plan 15, c'est-à-dire toute l'image considérée du film 3. Le rale des zones opaques 10 est simplement de suspendre l'analyse de l'image du plan 15 par le microcapteur 14 lorsque celuici est en fin de ligne (ce qui correspond a la sortie d'un prisme 9 du faisceau) jusqu'à ce que le prisme 9 suivant attaque à nouveau le faisceau ce qui décale brusquement l'ensemble de l'image formée dans le plan-15 en vue de présenter le début d'une ligne. suivante devant le microcapteur 14. Ainsi, à chaque ligne d'une image analysée correspond un prisme 9. Un tel dispositif est très simple et très souple d'emploi. Ainsi, la définition de l'image analysée, e'est-à-dire le nombre de lignes horizontales couvrant une image du film 3, ne dépend que du nombre de prismes 9, de la vitesse de rotation du disque 6 et de lavitesse d'entraînement du film, ces deux vitesses devant être bien entendu synchronisées par un asservissement du moteur 8 par le moteur 4. Dans le cas de l'envoi des signaux électriques issus du mi crocapteur 14 dans un appareil décodeur du type récepteur de télévision, il faut évidemment tenir compte des synchronisations ima- ge et ligne de ce récepteur afin qu'une ligne et une image du récepteur correspondent respectivement à une ligne et une image du film 3. On peut utiliser pour ces synchronisations des dispositifs classiques à cellules photoélectriques par exemple. Sur la figure 6, on a représente schématiquement un mode de réalisation des circuits de synchronisation. On peut munir le disque 6, par exemple, d'une couronne annulaire 20 portant une série de trous 21 régulièrement répartis en regard des prismes 9.Une cellule photoélectrique 22 associée à une source de lumière 25, désecte ainsi la fin du balayage d'un prisme 9. Le signal reçu de cette cellule 22 est amplifié dans un amplificateur 24, ensuite superposé, grce au circuit mélangeur 25 au signal de sortie en provenance de ia cellule de lecture de film 26 après amplification en 27 de ce dernier signal. En ce qui concerne la génération des tops images, on peut prévoir une cellule photoélectrique 28 associée à une source de lumière 29 et détectant le passage de découpes 30 faites dans la pièce d'entraînement 31 du film 3 reliée au moteur 4. Un circuit mélangeur 32 permet le mélange du signal issu de 28, après amplification en 33, avec le signal issu de 22. insi généré, le signal début d'image issu de la cellule 28 est superposé au signal de sortie de la cellule 22 de sorte qu'à ia sortie du mélangeur 25 on a un signal vidéo standard 34. Pour que l'image soit exploitable, il est bien évident que les deux moteurs 4 et S doivent tourner de façon parfaitement synchrone l'un par rapport à 1 ' autre, Le moteur 4 d'entraînement du film 3 tourne librement de manière a ce que ie film defile à 24 mages/seconde. ;e moteur 8 d'entraînement du disque 6 porte-prismes doit donc entre asservi sur le moteur 4 de manière à ce que le passage d'un prisme 9 corresponde au temps de balayage d'une ligne. Pour ce faire,une dynamo tachymétrique 35, par exemple, est couplée au moteur 4 d'entraînement du film et est reliée à un différentiateur 36 également relié à la cellule 22 par un déclencheur monostable 37 et un filtre 28. La sortie du différentiateur 36 est reliée au moteur 8. La comparaison dans le circuit 36 du signal de sortie de la dynamo tachymétrique 28 et du circuit vitesse-tension (22-37-38) permet de générer le signal d'erreur qui sert à augmenter ou diminuer la vitesse du moteur 8, c'est-à-dire des prismes 9, par rapport au défilement du film 3. On va maintenant donner un exemple numérique de détermination des divers composants du système de l'invention. On veut analyser par exemple les images successives d'un film super huit de pas égal à 4, 234 mm, en supposant que les lignes horizonzales des images mesurent 5 mm de longueur. On se propose d' analyser 312 lignes horizontales de chaque image à la cadence de 24 images par seconde. Le nombre de lignes à analyser par seconde est donc de 312 x 24 et,par minute, 312 x 24 x 50 Soit P le nombre de prismes 9 de la structure tournante (disque 6), le nombre de tours par minute de cette structure étant N, on a: N = 312 x 24 x 60 P pour P = 24 prismes, N = 18.720 t/mn,(= 312 t/s). Si l'objectif 5 a une focale de 100 mm, la déviation D maxi- male à réaliser a pour valeur : I) = + 1/2 largeur de l'image = + 2,5 focale de l'objectif 5 - 100 En appliquant la formule du diasporamètre pour les petits angles, et en supposant ltindice de réfraction du matériau réfringent constituant les prismes égal à 1,5 :: D = a. sin X, D = déviation à réaliser a = angle du prisme déviateur X = angle de rotation du prisme/ pour P = 24 prismes, 2 X = 3600/24 = 150 x = + 7,50 D'où a = D/sin X = 0,025/sin 7,5 = 0,1915 radian, Au cours de la réalisation du disque porte-prismes il peut apparaitre de très légères variations dans les dimensionnements des prismes, entraînant un léger décalage latéral de certaines 11gnes par rapport aux autres. On peut remédier très facilement à eeci en plaçant des lignes à retard dans le circuit de synchronisa- tion du balayage ligne du récepteur. La figure 5 illustre une variante de réalisation du disque porte-prismes. Suivant cette variante, les prismes 9' divergent vers ltextérieur du disque 6', l'angle a des prismes 9' étant le meme que dans le cas de la figure 4. Dans cette variante > qui est plus facile à réaliser, le disque 6' tourne en sens contraire du sens de rotation du disque de la figure 4. Enfin, l2invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit ci-dessus mais en couvre au contraire toutes les variantes, c'est ainsi que l'on peut remplacer le système prisme 9-lentille ll-prisme 12 par un autre système équivalent à un prisme unique d'angle variable. On peut par exemple utiliser le procédé décrit dans le brevet français N 70.11.696 et sa première addition N 71.07.732 cités plus haut. REVENDICATIONS 1. Procédé d'analyse d'images défilant de manière continue caractérisé en ce qui il consiste à éclairer à l'aide d'une source lumineuse l'image à analyseur, à faire converger le faisceau lumineux après traversee de l'image pour former dans un plan l'image de la source, à effectuer dans ce plan une déviation périodique du faisceau projeté perpendiculairement au sens de défilement de l'image > à diriger après focalisation le faisceau dévié sur un microcapteur photosensible fixe transformant les impulsions optiques en impulsions électriques de façon telle que l'image soit analysée horizontalement ligne par ligne, de haut en bas, chaque ligne défilant d'une extrémité à ltautre devant ledit microcapteur. 2. Procédé suivant la revendication 1 appliqué à la retransmission sur récepteurs de télévision de films, caractérisé en ce qu on effectue une synchronisation de la vitesse de défilement du film et de la fréquence de ladite déviation périodique entre elles et avec les synchronisations image et ligne respectivement des récepteurs de télévision. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un mécanisme d'entraînement en continu d'un film porteur des images à analyser, une source de lumière, un système optique comprenant un condenseur interposé entre la source de lumière et le film et un objectif dispo-sé de l'autre coté de la source par rapport au film et dont le foyer est placé dans le plan de l'image à analyser, un système optique équivalent à un prisme unique d'angle variable disposé dans le plan image de la source lumineuse déterminé par ledit objectif et susceptible de dévier périodiquement le faisceau convergent issu de l'objectif perpendiculairement à l'axe de défilement des images et un microcapteur photosensible fixe sur lequel est projeté, après focalisation par un dispositif approprié, le faisceaudévié. 4. Dispositif suivant la revendication 3 caractérisé en ce que ledit système optique équivalent à un prisme unique d'angle variable est constitué par une série de petits prismes identiques régulièrement répartis à la périphérie d'un disque entraîné en rotation autour d'un axe parallèle à l'axe du faisceau lumineux le disque étant disposé dans le plan image d-e la source lumineuse déterminé par ledit objectif, chaque prisme étant susceptible d'être interposé entre l'objectif et un système catadioptrique afocal, le faisceau dévié, après focalisation par ledit objectif, étant projeté sur le microcapteur par l'intermédiai re d'un miroir semi-réfléchissant convenablement interposé entre le film et l'objectif. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les plans bissecteurs des prismes déviateurs sont confondus avec le plan du disque porte-disques et en ce prismes consécutifs est ménagé un intervalle opaque aux rayons lumineux et de longueur au moins égale à celle de l'image formée par le faisceau dans le plan du disque. 6. Dispositif suivant la revendication 3 destiné à l'en- voi d'images sur des récepteurs de télévision, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour synchroniser la vitesse d'entraîne-- ment du film avec la vitesse de rotation du disque ainsi qu'avez les synchronisations image et ligne desdits récepteurs. 7. Dispositif suivant~la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens pour synchroniser les images et les lignes entre les récepteurs de télévision et le dispositif d'analyse comprennent des détecteurs à cellule photoélectrique. eoopérant avec le filmou une pièce d'entraînement. du film.