Brevet FR2570514A1 — publié le 19860321

La présente invention a pour objet un procédé pour opérer la première dérivation d'unie image bidimensionnelle et un composant optique pour l'exécution dudit procédé. Pour certains problèmes de traitement de l'image, par exem- ple pour l'identification de l'objet, il est nécessaire d'opérer la première dérivation d'une image bidimensionnelle. Ceci cor- respond à un filtrage passe-haut des fréquences locales dans l'image et conduit à un relèvement des contours. A cette fin, on connart un procédé numérique dans lequel l'ima- ge est numérisée et oh la première dérivation est calculée dans un calculateur. Il est onéreux du point de vue du prix et du temps, et n'est donc guère approprié pour une application en temps réel. On connart en outre l'application d'un traitement d'image opti- que cohérent. Dans ce cas, un filtrage passe-haut en temps réel peut être effectué à la vitesse de la lumière. Cependant, ce procédé est aussi relativement cher et onéreux du point de vue de l'encombrement, de sorte qu'il n'est pas possible, par exemple, de le mettre en oeuvre dans de petits missiles. Le but de la présente invention, c'est de réaliser un procédé bon marché, peu encombrant et rapide pour opérer la première dérivation d'une image bidimensionnelle et un composant optoélectronique petit, léger, bon marché et rapide pour son exécution, effectuant ce filtrage des contours pour l'emploi en temps réel et pouvant être utilisé comme élément optique dans des systèmes optiques. 1 - Conformément à l'invention, ce résultat est atteint par le fait que, dans une première couche d'un composant optique consti- tué d'éléments détecteurs photosensibles disposés côte à côte en mosalque, est produite une image de charge correspondant à la répartition de brillance de l'image, et que cette image de charge est, dans une seconde couche en matière influençable électro-optiquement quant à sa transparence, convertie en une répartition de transparence correspondant aux différences de potentiel qui se manifestent dans la première couche. Le filtre de contours pour l'exécution de ce procédé contient deux couches, dont la première est constituée d'éléments dé- tecteurs photosensibles disposés côte à côte en mosaïque, et dont la seconde est constituée du même matériau (M) locale- ment influençable électro-optiquement quant à sa transparence. La première couche photosensible est une couche photoconduc- trice, ou une couche de photodétecteurs à couche d'arrêt. La seconde couche influencée électro-optiquement consiste en une céramique électro-optiquement active, ou est une couche de cristaux liquides. Les éléments photosensibles sont disposés sur des électrodes transparentes pour la commande de la couche électro-optique- ment active. Les éléments photosensibles peuvent être reliés à une électro- de commune et chacun d'eux à une électrode particulière et la différence de potentiel qui se présente entre les électrodes par- ticulières sert à influencer la couche électro-optiquement active. 1 Les éléments détecteurs photosensibles peuvent également être des photorésistances et les électrodes constituer, avec des couches isolantes servant de diélectrique, des condensateurs dont l'état de charge dépend, lorsque la tension alternative est appliquée, de la résistance des éléments détecteurs, et influe sur la tension présente entre deux électrodes agissant sur la couche électro-optiquernent active. D'autres détails de l'invention résultent de la description o sont discutés, à l'aide du dessin, divers exemples d'exécution. On y voit: Fig. 1 schématiquement, la disposition d'un filtre de contours conforme à l'invention dans un système optique; Fig. 2 schématiquement, le montage d'un filtre de contours à disposition longitudinale des électrodes pour un exemple unidimensionnel; Fig. 3 une coupe transversale d'un filtre de contours bidi- mensionnel; Fig. 3 a le schéma équivalent pour l'objet de la Fig. 4; Fig. 3b une vue en plan de la plaque supérieure du substrat de l'objet de la Fig. 4; Fig. 3 c une vue en plan de la plaque inférieure du substrat de l'objet de la Fig. 4; I1 Fig. 4 le montage d'un autre filtre de contours à disposi- tion transyersale des électrodes. La Fig. 1 montre schématiquement la disposition d'un filtre de contours conforme à l'invention dans un système optique. Il consiste en un objectif LI d'une distance focale fl et en un oculaire L2 d'une distance focale f2. Dans ce télescope, le composant conforme à l'invention - c'est- à-dire le filtre de contours K - est inséré dans le plan-image intermédiaire. L'image qui doit être traitée est par conséquent reproduite à la surface du filtre de contours K du côté de l'objectif. Sur l'autre face du filtre, tourné vers l'oculaire, se forme l'image filtrée. Du fait de l'insertion de ce composant dans le plan- image intermédiaire, l'observateur ne voit donc pas l'image habituelle, mais directement l'image des contours. Un avantage essentiel du procédé conforme à l'invention et du composant servant à son exécution, par comparaison avec d'au- tres procédés et composants, réside dans le fait que ces cornm- posants peuvent être insérés comme un élément constituant optique et même, le cas échéant, dans des systèmes optiques déjà existants, et retirés simplement des dits systèmes. Le composant fonctionne selon le principe de base indiqué à la Fig. 2. La surface du composant à structure uni- ou bidimen- sionnelle comprend un réseau de détecteurs D1... D6 en mo- salque, qui est en interaction avec une matière M- électro-opti- quement active. Les différents éléments détecteurs D1... D6 sont espacés entre eux d'un intervalle d. Entre ces éléments détecteurs D1... D6, le composant total est optiquement 1 transparent. A chaque élément détecteur D 1... D6 est affectée une électrode E 1... E6. Une électrode commune transparente Eg est reliée à tous les éléments détecteurs D1... D6. Le composant est monté des deux côtés sur des plaques de subs- trat S1 et SZ et, dans le cas normal, bloqué par des filtres de polarisation P1 et P2. En cas d'entrée de lumière, il se produit une tension photo- électrique pour chacun des éléments détecteurs D1... D6, entre l'électrode commune Eg et chacune des électrodes de détecteur El... E6. Le matériau M électro-optiquement actif et les fil- tres de polarisation P1, P2 sont choisis de telle façon que le composant, sous un éclairage régulier, est, par transparence, soit complètement transparent (cas A), soit complètement opa- que (cas B). Si alors deux éléments détecteurs contigus Di et Di+l du com- posant sont éclairés par une intensité différente, il en résulte entre les électrodes Ei et Ei+l de ces deux éléments détec- teurs une différence de potentiel qui modifie les qualités opti- ques de la couche électro-optiquement active, de sorte que le composant, en cet endroit, devient opaque dans le cas A ou trans- parent dans le cas B si l'on utilise un matériau M électro-opti- quement actif de façon linéaire, le changement de la transmis- sion est alors proportionnel au gradient local de l'intensité lumineuse incidente. Comme matière M électro-optiquement active, on peut employer pour ce composant, par exemple, des cristaux liquides ou des céramiques électro-optiquement actives. 2 5 7 0514 Comme éléments détecteurs sont adéquats, par exemple, des photorésistances dans lesquelles la résistance électrique dépend de l'intensité de la lumière incidente, ou des photodétecteurs à couche d'arrêt (photoélérments). Ces derniers présentent l'avantage que la tension du photo- élément est, sur de nombreuses décades, proportionnelle au logarithme de l'intensité lumineuse incidente, de sorte que, pour ce composant, la modulation du matériau électro-optique sur un aussi grand nombre de décades est indépendante de l'in- tensité de la lumière incidente et dépend seulement du gradient local d'intensité. Dans la Fig. 3 est représenté le montage typique d'un compo- sant de ce genre pour un filtre de contours bidimensionnel. La Fig. 3a montre le schéma équivalent. Comme éléments détec- teurs sont utilisées des photorésistances Ri. Les condensateurs Ci sont constitués par le diélectrique de la couche isolante I et les électrodes E2 et E3.De par la tension alternative UBIAS aux électrodes El et EZ, les condensateurs Ci sont également chargés à une tension alternative, dont l'amplitude dépend de l'intensité lumineuse qui tombe sur les détecteurs Di ou Ri. Si l'intensité lumineuse est identique pour tous les détecteurs Di, la même tension alternative se présente sur tous les condensateurs Ci, de sorte qu'il ne se présente pas de tension sur la couche de cristaux liquides M entre les électrodes E3 d'éléments voisins. Si l'intensité lumineuse sur des détecteurs Di ou Ri voisins est différente, la tension aux bornes des condensateurs Ci correspondants est également différente, de sorte que sur la couche M de cristaux liquides entre les électrodes 2570 5 1 4 1 E3 de ces éléments agit une tension alternative et que, de ce fait, le cristal liquide voit dans cet endroit ses qualités opti- ques modifiées. Grace au choix approprié du cristal liquide M et, le cas échéant, des polarisateurs P1 et P2 avant et après le composant, on peut obtenir que, pour une illumination régu- lière du composant, celui-ci soit tout à fait opaque (cas B) ou tout à fait transparent (cas A). En cas d'éclairage non uniforme du composant, celui-ci devient, selon le gradient d'illumination, de plus en plus transparent ou de. plus en plus opaque. La lu- mière L0 sortante est modulée en conséquence. La structure en couches du composant est indiquée sur la Fig. 3 et la disposition des éléments détecteurs sur les substrats su- périeur et inférieur sur les Fig. 3b et 3c. L'intensité de champ électrique E qui module en substance le cristal liquide M appa- rart, pour la disposition de la Fig. 3, à l'inverse de la dispo- sition transversale de la Fig. 2, longitudinalement à la lumière incidente LI. - Un second exemple de disposition transversale est présenté par la Fig. 4, o les éléments détecteurs Di consistent en des ré- sistances photosensibles. Pour le fonctionnement du composant, il faut une tension alternative entre les électrodes E 1 et E2. Le mode de fonctionnement correspond au schéma de la Fig. 3a. Les capacités Ci sont formées par le diélectrique de la couche isolante Il et les électrodes E3 et El. Revendications 1. Procédé pour opérer la première dérivation d'une image bidimensionnelle, caractérisé par le fait que, dans une première couche d'un composant optique constitué d'éléments détecteurs (Di) photosensibles disposés côte à côte en mosaique, une image de charge correspondant à la répartition de brillance de l'image est produite et que cette image de charge est conver- tie, dans une deuxième couche d'un matériau (M) influençable électro-optiquement quant à sa transparence, en une réparti- tion de transparence correspondant aux différences de potentiel dans la première couche. 2. Filtre de contours pour l'exécution du procédé selon revendica- tion 1, caractérisé par le fait qu'il contient deux couches, dont la première est constituée d'éléments détecteurs (Di) photosen- sibles disposés côte à côte en mosaîque, et dont la seconde est constituée du même matériau (M) localement influençable élec- tro-optiquement quant à sa transparence. 3. Filtre de contours selon revendication 2, caractérisé par le fait que la première couche photosensible est une couche pho- toc onductrice. 4. Filtre de contours selon revendication 3, caractérisé par le fait 1 que la première couche photosensible est une couche de photo- détecteurs à couche d'arrêt. 5. Filtre de contours selon revendication 4, caractérisé par le fait que la seconde couche (M) influencée électro-optiquernent consiste en une céramique électro-optiquement active. 6. Filtre de contours selon revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait que la seconde couche (M) influencée électro-optique- ment est une couche de cristaux liquides. 7. Filtre de contours selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que les éléments photosensibles sont disposés sur des électrodes transparentes (Eg, Ei, E1,EZ, E3) pour la commande de la couche (M) électro-optiquement active. 8. Filtre de contours selon revendication 7, caractérisé par. le fait que les éléments photosensibles (Di) sont reliés à une électrode commune (Eg) et chacun d'eux à une électrode parti- culière (El) et que la différence de potentiel qui se présente entre les électrodes particulières (Ei, Ei+l) sert à influencer la couche (M) électro-optiquement active. 9. Filtre de contours selon revendication 7, caractérisé par le fait que les éléments détecteurs photosensibles (Di) sont des photorésistances et que les électrodes (El, E2) constituent, avec des couches isolantes servant de diélectrique,des condensa- teurs (Ci) dont l'état de charge dépend, lorsque la tension alter- native (UBIAS) est appliquée, de la résistance des éléments détecteurs (Di), et influe sur la tension présente entre deux électrodes (E3) agissant sur la couche (M) électro-optiquement active (Fig. 3).