Brevet FR2522235A1 — publié le 19830826

CAMERA DE TELEVISION EN COULEURS COMPORTANT UN FILTRE MATRICIEL TRICHROME. L'invention est relative à une caméra de télévision en couleurs comportant un filtre matriciel à trois couleurs. Les caméras dites à senseurs solides comprennent habituel- lement une matrice photosensible recouverte par un filtre matriciel trichrome tel que chaque élément de la matrice ne soit affecté à la détection que d'une seule couleur. Les signaux détectés en chaque point de la matrice sont souvent recueillis par des registres du type à couplage de charge (CCD) Un registre CCD est analogue à un registre à décalage mais, en plus, dans chacune de ses cases il emmagasine l'amplitude du signal. En raison du grand nombre de points d'une matrice photo- sensible il n'est pas possible de recueillir tous les signaux à l'aide d'un seul registre CCD C'est pourquoi on fait habituellement appel 1 S à deux registres CCD, le premier recueillant les signaux cor- respondant aux points de rangs impairs d'une ligne et le second recueillant les points de rangs pairs de la même ligne. L'invention résulte de la constatation qu'avec de tels registres CCD on obtient souvent des défauts visibles sur l'image résultant d'une telle détection et que oes défauts on l'origine suivante: des signaux d'une même couleur, par exemple le vert, étant fournis par les deux registres, si ces derniers ont des gains différents les signaux de cette couleur sont modulés à la fréquence ligne. Pour remédier à cet inconvénient la caméra selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend un filtre trichrome de configuration telle que chaque registre n'emmagasine qu'une seule couleur lors du balayage de chaque ligne. Dans une réalisation le filtre présente des bandes verticales d'une même couleur, de préférence le vert, alternées avec des bandes verticales formées d'une alternance d'éléments des deux autres couleurs, rouge et bleue dans l'exemple, chaque ligne ne comprenant que des éléments d'une seule couleur entre deux élé- ments de la première couleur alors qu'à la ligne suivante ce sont des éléments d'une autre couleur qui sont intercalés entre les éléments de la première couleur. De préférence, dans cette dernière réalisation, le filtre est dépo#vu de lignes horizontales opaques de séparation à l'intérieur des car elles diminuent la surface utile de la matrice photosensible. Il est avantageux que la caméra comporte en outre un dispo- sitif de synthèse du signal achrome qui fait appel aux trois couleurs sans l'utilisation d'une ligne à retard. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ap- paraîtront avec la description de certains de ses modes de réalisa- tion, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma d'un filtre de Bayer en soi connu, la figure 2 est un schéma d'un filtre utilisé dans la caméra selon l'invention, la figure 3 est un schéma d'un analyseur solide faisant appel au filtre de la figure 2, et la figure 4 est un schéma d'un dispositif de traitement du signal fourni par un analyseur à matrice photosensible et filtre trichrome associé. Le filtre de Bayer couramment utilisé dans les caméras de télévision est représenté sur la figure 1 Il comprend, pour chaque trame, une ligne de rang N formée d'éléments 1 alternativement verts V et rouges R tandis que la ligne suivante, de rang n+l, de la même trame est formée d'éléments 1 alternativement bleus B et verts V, les éléments V de la ligne n+l étant à la verticale d'éléments R de la ligne N et, de même, les éléments V de la ligne n étant à la verticale des éléments B de la ligne n+l Pour éviter la diaphotie les éléments de couleurs différentes sont séparés par des bandes opaques verticales 2 et horizontales 3. Le filtre Il (figure 2) de la caméra selon l'invention se distingue du filtre de la figure 1 par le fait que tous les éléments verts V sont sur des colonnes verticales et non en quinconce La ligne N de la trame 1 du filtre de la figure 2 comprend, comme la ligne correspondante du filtre de Bayer, des éléments alternati- vement verts V et rouges R et la ligne n+l des éléments alternati- vement verts V et bleus B, mais les éléments V de la ligne n+l sont sur la même colonne verticale que les éléments V de la ligne n. Autrement dit oe filtre Il présente des bandes verticales 4, 5, etc de vert V entre lesquelles sont disposées des colonnes verticales 6, 7, etc formées d'une alternance d'éléments rouges R et bleus B. La somme des longueurs des bandes opaques verticales est la même que pour le filtre de la figure 1 Par contre la somme des longueurs des bandes opaques horizontales de séparation est la moitié de la somme correspondante dans le filtre de Bayer. La figure 3 représente un analyseur comportant le filtre de la figure 2 Cet analyseur comprend une matrice photosensible 10 recouverte par le filtre 11 représenté sur la figure 2 Bien entendu à chaque élément de la matrice photosensible correspond un élément du filtre trichrome Il Chaque élément de la matrice 10 a donc été noté avec une couleur V, R ou B. Les signaux produits par les divers points de la matrice photosensible sont recueillis à Paide de deux registres respective- ment supérieur 12 et inférieur 13 Chacun de ceux-ci est un registre à décalage du type à couplage de charge CCD. Le registre supérieur 12 est destiné à recueillir les signaux des éléments de rang impair des diverses lignes tandis que le registre 13 a la même fonction mais pour les éléments de rang pair des lignes. Chacun de ces registres est chargé en parallèle sur ses entrées 121, 122, etc 131, 132, etc mais est déchargé en série sur sa sortie 12 S ou 13 '. s Lorsqu'un dispositif d'adressage de lignes, 14 ou 15, à sorties parallèles dont chacune correspond à une ligne fournit un signal de commande de lecture de la ligne n, les signaux correspondant aux éléments de couleur verte, de rang impair, de cette ligne sont chargés dans le registre 12 tandis que les signaux correspondant aux éléments de rang pair, de couleur rouge dans l'exemple, sont chargés dans le registre 13. Ainsi on ne charge dans le registre 12 que les signaux correspondant à la couleur verte tandis que le registre 13 ne contient que des signaux correspondant à la couleur rouge Pour la ligne suivante, de rang n+l, le registre 12 transmettra encore des signaux de couleur verte tandis que le registre 13 transmettra des signaux de couleur bleue Ainsi pour une ligne donnée, chaque registre ne transmet qu'une seule couleur. Le signal recueilli par l'analyseur représenté sur la figure 3 est de préférence traité par le dispositif montré sur la figure 4. Sur cette dernière figure Pensemble de Panalyseur et des registres 12 et 13 a été représenté par un simple bloc 20 avec ses deux sorties 12, et 13 s. Dans oe dispositif le signal achrome restituant les détails de l'image est formé en faisant appel aux trois couleurs et non à la seule couleur verte comme dans le dispositif connu associé au filtre de Bayer. Le dispositif de la figure 4 comprend une voie 21 de formation du signal de couleur et une voie 22 de synthèse du signal achrome. La voie 21 comprend un filtre passe-bas 30 de fréquence de coupure haute de l'ordre de 500 K Hz dont l'entrée est reliée à la sortie 12, de l'ensemble 20 et dont la sortie est reliée à la première entrée 28 d'un additionneur 29. La sortie 135 de Pensemble 20 est reliée, d'une part, directe- ment à une première entrée 31 d'un multiplexeur 32 et, d'autre part, à la première entrée 33 d'un autre multiplexeur 34 par l'intermé- diaire d'une ligne à retard 35 La ligne à retard 35 retarde le signal appliqué sur son entrée d'une durée égale à la durée de balayage d'une ligne. La sortie 36 de la ligne à retard 35 est également reliée à la seconde entrée 37 du multiplexeur 32 Par ailleurs la sortie 13 S de l'ensemble 20 est connectée directement à la seconde entrée 38 du multiplexeur 34. La sortie du multiplexeur 32 est reliée à la première entrée 40 d'un second additionneur 41 par l'intermédiaire d'un filtre passe-bas 42 analogue au filtre 30 De même la sortie du multiplexeur 34 est reliée à la première entrée 43 d'un troisième additionneur 44 par l'intermédiaire d'un filtre passe-bas 45 analogue aux filtres 30 et 42. Les secondes entrées des additionneurs 29, 41 et 44 reçoivent le signal de sortie de la voie 22. Cette voie 22 comprend un multiplicateur 50 dont une entrée 51 est reliée directement à la sortie 25 d'un multiplexeur 23 dont les deux entrées 26 et 27 sont -connectées aux sorties respectivement 12 S et 13 S de l'ensemble 20 L'autre entrée 52 du multiplexeur 50 est connectée à un autre multiplexeur (non représenté) fournissant, en synchronisme avec la lecture de l'analyseur, des coefficients constants Kv, KR et KB pour respectivement les signaux de vert, de rouge et de bleu Autrement dit lorsqu'est lu un élément vert c'est le coefficent Kv qui est appliqué sur l'entrée 52 et lors de la lecture d'un élément rouge ou bleu c'est le coefficent KR ou KB qui est appliqué sur l'entrée 52 du multiplicateur 50. La sortie dudit multiplicateur 50 est reliée aux secondes entrées des additionneurs 29, 41 et 44 par l'intermédiaire, d'une part, d'un filtre passe-haut 53 de fréquence de coupure basse de P'ordre de 500 K Hz et, d'autre part, d'un filtre 54 réjecteur de la fréquence Fp c'est-à-dire la demie-fréquence point qui correspond à la fréquence 2 d'échantillonnage de chaque couleur En l'absence d'un tel filtre il apparaîtrait des lignes verticales parasites sur l'image reproduite pour des plages colorées à couleurs contrastées. Les multiplexeurs 32 et 34 sont commandés de façon telle que lorsqu'un signal bleu apparaît sur la sortie 13 S de l'ensemble 20 ce signal est transmis sur la sortie du multiplexeur 32 tandis que lorsqu'un signal rouge apparaît sur la sortie 13 S celui-ci se retrouve sur la sortie du multiplexeur 34. Ainsi dans la voie 21 les signaux de sortie des filtres 30, 42 et sont des signaux à basse-fréquence représentant respectivement le vert, le bleu et le rouge; ils forment à eux trois la composante couleur du signal d'image. Les coefficents Kv, KR et K sont choisis de façon telle que pour un signal achrome (blanc ou gris) de luminance constante les amplitudes des signaux fournis par les points des différentes couleurs V, R et B sont les mêmes. Le signal fourni par oette voie 22 est un signal achrome à haute fréquence représentant les détails de l'image Il est superposé au signal de couleurs grâoe aux additionneurs 29, 41 et 44. Dans une variante (non montrée) la sortie 25 du multiplexeur 23 est reliée à l'entrée d'un démultiplexeur à deux sorties con- nectées à la voie 21 c'est-à-dire, d'une part, à l'entrée du filtre 30 et, d'autre part, à l'entrée 31 du multiplexeur 32 et à l'entrée de la ligne à retard 35. La caméra de télévision en couleurs selon l'invention qui comprend le filtre de la figure 2 et le dispositif de la figure 4 est de préférenoe du type à traitement numérique du signal. En variante au lieu des trois couleurs primaires: rouge, bleu et vert, le filtre comprend des éléments de trois autres couleurs complémentaires par exemple le blanc, le vert et le jaune. REVENDICATIONS 1 Caméra de télévision en couleurs comprenant une matrice photosensible ( 10) recouverte par un filtre matriciel trichrome ( 11) et deux registres à couplage de charge (CCD) dont le premier ( 13) lit les éléments de rangs pairs de chaque ligne de la matrice et le second ( 12) lit les éléments de rangs impairs de cette même ligne, caractérisée en ce que le filtre a une configuration telle que chaque registre n'emmagasine qu'une seule couleur à chaque ligne. 2 Caméra selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un filtre ( 11) dans lequel les éléments d'une première couleur, telle que le vert (V), sont disposés selon des bandes verticales ( 4, 5) séparées par des bandes verticales d'éléments ponctuels alternativement de la seconde et de la troisième couleur (telles que le rouge R et le bleu B), chaque ligne ne comprenant que deux couleurs, la première (V) et une autre couleur (R ou B). 3 Caméra selon la revendication 2, caractérisée en ce que le filtre ( 11) est dépourvu de lignes horizontales opaques de séparation à l'intérieur des bandes verticales ( 4, 5) de la première couleur (y). 4 Caméra selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de synthèse de signal achrome faisant appel à tous les points de la matrice photosensible. Caméra selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend, pour effectuer la synthèse du signal achrome, un multi- plicateur ( 50) pour affecter chaque signal correspondant à un point d'un coefficient constant pour chaque couleur, les trois coefficents (Kv, KR et KB) étant tels qu'ils fournissent à la sortie du multi- plicateur des signaux d'amplitudes égales pour une image achrome de luminance constante. 6 Caméra selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend, à la suite du multiplicateur, un filtre réjecteur ( 54) éliminant la fréquence correspondant à la fréquence d'échantil- lonnage de chaque couleur.