Brevet FR2604584A1 — publié le 19880401

La présente invention concerne un dispositif réducteur ou amplificateur de contrastes lumineux pour appareil audio-visuel de prise, de transfert ou de restitution d'image ou pour l'oeil humain. Toute surface photosensible possède une limite, traditionnellement mesurée en diaphragmes, du contraste lumineux entre les objets les plus clairs et les objets les plus sombres qu'elle peut percevoir ou enregistrer. L'oeil humain peut percevoir simultanément des luminosités sur une plage de 1 à 256, soit 5 diaphragmes, chaque diaphragme supplémentaire représentant un quadruDlement de la luminosité. Les surfaces optochimiques ou optoélectroniques sont, de même, limitées à environ 3 diaphragmes. Par contre la lumière naturelle des scènes regardées ou enregistrées varie, en intensité, sur une plage beaucoup plus grande. Certaines surfaces photosensibles peuvent être détèriorées par un éclairement trop intense. Enfin, en vieillissant certains enregistrements, chimiques notamment, ont tendance à perdre leur couleurs initiales. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvémients. I1 comporte en effet une surface photosensible optoélectronique qui capte l'image à enregistrer et une surface électro-optique transmissive, c' est-à- dire un filtre optique matriciel adressable ou microscspiquement influençable Ce filtre est placé devant la surface à impressionner, sur le trajet des rayons lumineux véhiculant cette image, et reproduit en négati-f (diminution des contrastes) ?pi en positif (augmentation des contrastes), cette image. L'image obtenue, enregistrée ou perçue est donc la superposition de l'image originale et d'une image traitée tirée de la première. Selon la surface photosensible à impressionner, matricielle ou non, selon la possibilité ou non de traiter immédiatement cette image et selon la surface optoélectronique choisie, matricielle ou non, le dispositif pourra prendre cinq formes différentes. Chacune de ces variantes fonctionnant suivant le principe explicité ci-dessus, est détaillée ci-après en regard des dessins annexés. Les éléments extérieurs au dispositif nécessaires à la bonne compréhension des figures sont représentés en pointillé. La figure 1 représente le schéma de principe de la variante numéro L'objectif I focalise l'image à enregistrer sur la surface photosensible à impressionner 2Q et, par l'intermédiaire d'un miroir semi transparent ou amovible 2, sur le cpteur matriciel 4. Ce capteur est relié au circuit électronique 5 qui transmet à la surface électro-optique 10, l'image perçue. La figure 2 représente la première variante du dispositif sous une forme réalisable. On y retrouve les éléments de la figure 1, l'objectif 1, le miroir 2, le capteur 4, le circuit 5, la surface électro-optique 10 et la surface à impressionner 20. Le mécanisme 3 d'escamotage du miroir, s'il n'est pas semi-transparent, permet, en relevant le miroir 2, la prise de vues. Le circuit 5 est composé d'un multiplexeur et d'un démultiplexeur qui font correspondre chaque point du capteur 4 à un point de l'écran plat 10. La fréquence de transfert des informations est donnée par les horloges 6. L'énergie électrique est fournie par le module d'alimentation 7. L'interrupteur 8 commande le fonctionnement du dispositif. Cette première variante peut s'adapter à tous les appareils de prise, de transfert ou de restitution d'image. Cependant, le miroir 2 sera préférentiellement semi-transparent pour les appareils fonctionnant ep continu, par exemple les appareils cinématographiques et vidéographiques, et l'oeil. La figure 3 représente une forme réalisable de la deuxième variante du dispositif. On y reconnait tous les éléments de la première variante, à l'exception du miroir 2. L'objectif I est un élément du dispositif qui possède deux écrans plats 10. Enfin la surface à impressionner 20 est constituée des deux yeux de l'utilisateur. Cette variante, lunette protectrice, sert à assurer la sécurité des yeux de certains professionnels, comme les soudeurs, et à éviter l'éblouis- sement, de nuit par exemple. La figure 4 représente le schéma de principe de la troisième variante du dispositif. L'objectif 1, le circuit 5 et la surface électro-optique 10 assurent les mêmes fonctions que précédemment. Le capteur matriciel 4 et la surface à impressionner 20 sont confondus mais assurent les mêmes fonctions que précédemment. Cette. variante est donc destinée aux appareils électroniques de prise de vue matricielles, comme les caméras vidéo, par exemple. La figure 5 représente une forme réalisable de cette variante. En se reportant aux figures 2 et 4, le lecteur comprendra aisément sa constitution et son fonctionnement. Le circuit de transfert d'image 5 pourra éventuellement s'enrichir d'un décodeur de l'image enregistrée par la surface 20 pour synchroniser avec elle l'image représentée par l'écran plat 10. La figure 6 représente une forme réalisable de la quatrième variante du dispositif. I1 n'y a plus, ici que la surface à impressionner 20, l'écran plat 10, l'alimentation électrique 7, l'interrupteur 8 et l'objectif 1, le capteur matriciel 4 étant confondu avec la surface 20. Le transfert photo-électro-optique du capteur 4 -à la surface- électrooptique 10 s'effectue par influence ou par contact électrique directement, point par point. Les photons incidents créent des charges électriques par effet photo-électronique ou des différence de potentiel sur une jonction à semi-conducteur, sur la surface du capteur 4. Le champs électrique génèré par ces charges ou différence de potentiel créent un champs électromagnétique qui influence l'élément de surface de l'écran plat 10 qui se trouve à leur proximité, et, par conséquent, sa transparence. C'est ainsi à l'échelle microscopique que la limitation de l'intensité lumineuse perçue par la surface à impressionner 20 s'effectue. Pour éviter une uniformisation de l'état de l'écran plat 10, à l'état transparent ou obscur, un courant de fuite surfacique sera ménagé sur cet écran. L'alimentation 7 sert à polariser l'écran plat, si nécessaire. La figure 7 représente une forme réalisable de la cinquieme et dernière variante du dispositif. Le capteur 4 et l'écran plat 10 y sont accolés. Le capteur 4 est une couche Dhotosensible partiellement transparente qui d'une part. des photons reçus fait des charges électriques ou différence de potentiel par effet photoélectriqueou par effet sur une jonction à semiconducteur. Sa surface influence, par le champs électromagnétique génèré, les éléments de surface de la surface opto-électronique 10 placés en regard de ses parties éclairées proportionnellement à ces éclairements. Cependant, le principe de fonctionnement peut être inverse, les champs électromagnétiques génèrés dégageant les éléments de surface de la surface ]0 d'une influence initialement établie. Dans les deux cas, c'est à l'échelle microscopique que l'influence s exerce et éclaircit ou obscurcit la surface électro-optique 10. La quatrième variante du dispositif est destinée aux appareils électroniques de prise de vues matricielles, tandis que la cinquième, de même principes physiques, peut s'intègrer dans n'importe quel appareil de prise, de transfert ou de restitution d'images. Chacune de-s cinq variantes du dispositif exposées ci-dessus peut s'enrichir d'éléments présentés ci-dessous, destinés à faciliter son utilisation ou à augmenter ses capacités. Dans un but explicatif, ces options sont présentés sur la première variante du dispositif dans la forme réalisable présentée figure 8. On y retrouve les éléments de la figure 2 auxquels sont ajoutés les éléments suivants Le T e variateur 19 contrôle le taux de multiplication des contrastes. Un commutateur 9 seconde l'interrupteur 8 et donne à l'utilisateur le choix de la fonction réalisée, augmentation ou diminution de contraste, ou la fonction contour exposée plus loin, escamotage. Un mécanisme d'escamotage du dispositif 13 permet de libèrer le trajet optique des rayons lumineux formant l'image sur la surface 20, de tous les éléments du dispositif, selon l'ordre donné par le commutateur 9. L'écran plat 11, placé sur les flancs de l'appareil ou dans son viseur donne à l'utilisateur une vision des opérations effectuées et de l'image résultante. Utilisé conjointement avec le générateur de caractère 15 et le clavier 16, il permet l'écriture sur l'écran plat 10 ou'sur lui-même des paramètres d'exposition, de messages et d'horodater les prises de vues. Eclairé par transparence par la source lumineuse 17, il peut donner une visée de type vidéo en cas de faible éclairement de la scène enregistrée. Enfin, placé dans le viseur, il peut superposer son image à celle directement reçue par l'appareil. L'écran plat 12, substituable grâce au mécanisme 13 à l'écran plat 10 fonctionne selon le principe suivant : il est obscurcit au repos et c est la différence de potentiel entre deux éléments de surface voisins qui provoque l'éclaircissement de leur frontière commune. Cet écran plat réalise la fonction contour, c'est à dire que seuls les contours des objets de la scènes sont visibles. Enfin, le processeur arithmétique 18 peut effectuer un traitement d'image fournissant à l'utilisateur l'image des contrastes, ou des distances de mise au point, le miroir 2 étant bifocale et projetant sur le capteur 4 deux images issus des deux moitiés de l'objectifs. La matrice de contraste, dépendant de la distance de mise au point de l'objectif permet, par exemple, une mise au point manuel ou automatique précise et peut, par transfert sur la surface opto-électronique 10 effectuée, elle aussi la fonction contours. Les contrastes sont obtenus par convolution spatiale sur la matrice de luminosité perçue par le capteur 4. Par comparaison angulaire des deux images issues des deux demi objectifs 1 le processeur 18 peut déterminer la distance de mise au point des objets de la scène. Enfin la matrice de luminosité perçue peut être traduite en matrice de durée d'exposition des pointsde la surface ph-otosensible 20 en éclaircissant pendant des durées différentes les points de l'écran plat 10. L'écran plat 10 est ici constitué de cellules multicolores de manière à filtrer localement les couleurs transmises. Sa distance à la surface 20 est donnée par l'asservissement 21 qui contrôle le flou de sa projection sur 20. L'invention est constituée de deux éléments caractèristiques, le capteur opto-électronique, matriciel ou non, et la surface électro-optique transmissive appelée écran plat quand elle est adressable; et d'une fonction caractèristique, la modification des contrastes lumineux d'une image. Le capteur opto-électronique transforme, comme son nom l'indique, des intensités lumineuses en paramètres électroniques, différence de potentiel, charges électriques ou courant électrique dont la valeur dépend de l'intensité lumineuse reçue La surface électro-optique s'obscurcit ou s'éclaire, point par point, en fonction d'une de ces grandeurs électriques qui lui est transmise par influence ou par adressage. Cependant, cette grandeur électrique peut être transformée en grandeur mécanique, par exemple acoustique, avant de modifier l'état de la surface électro-optique. Ainsi, les cristaux acousto-optiques, les cristaux liquides et, en général, tous les composants d'écran plats seront compatibles avec le-dispositif objet de l'invention. Le circuit électronique 5 peut être intègré aux éléments caracteristiques, selon- le fabricant et les habitudes du marché. il comprend, en général, les composants nécessaires au transfert de l'image réçue, éventuellement traitée, a la surface électro-optique 10. Enfin, les horloges, l'alimentation électrique, les interrupteurs, commutateurs, variateurs,claviers et les éléments optiques peuvent être communs avec ceux de l'appareil dans lequel le dispositif est intégré. La gestion de l'écran plat 10, nécessaire pour superposer l'image directement formée sur la surface à impressionner 20 et l'image transcrite sur cet écran plat ( variante un, deux et trois ), est assurer par le circuit électronique 5 qui peut mémoriser l'image reçue. La description précédente, faite dans un but purement explicatif donne différents formes de réalisation montrant clairement les différents éléments d' appareils réalisables, bien que pouvant être composés de tout élément équivalent dans le but d'obtenir un fonctionnement conforme à l'esprit de l'invention tel qu'il ressort de cette description et des revendications annexées. REVENDICATIDNS 1. Dispositif réducteur ou amplificateur de contrastes lumi neux pour appareil audiovisuel de prise, de transfert, de traite ment ou de restitution d'images ou pour l'oeil humain, caractéri sé en ce qu'il comporte un capteur opto-électronique (4) qui per point une image dite captée, ledit capteur étant distinct ou hon d'une surface électro-optique transmissive (10) qui superpose à ladite image captée, une image traitée par le dispositif de sorte que l'image resultante présente des contrastes lumineux moindre ou augmentés par rapport à l'image captée. 2. Dispositif selon la revendication précédente, caractéri sé en ce qu'il comporte en outre un circuit électronique de trans fert de ladite image captée vers la surface électro-optique (4), ce circuit faisant correspondre point par point l'image captée et l'image traitée, une alimentation électrique et des horloges qui rythment ce transfert permettant la synchronisation des adres sages. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendication précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre un objectif focalisant l'image sur le capteur opto-électronique (4), un miroir amovible et/ou semi réfléchissant qui sépare l'image initiale en deux images homothétiques, l'une sur le capteur opto-électronique, l'autre sur la surface à exposer. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu-'il comporte en outre une deuxième surface électro-optique qui affiche la même image que la première pour exposer deux surfaces photosensibles différentes, par exemple les yeux de l'utilisateur. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un capteur opto-électronique qui constitue également la surface à impressionner de l'appareil dans lequel le dispositif est inséré. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une matrice de contacts électriques qui, point par point, relie électriquement le capteur opto-électronique et la surface électro-optique, de telle manière que l'influence de l'un sur l'autre s'effectue point par point et à l'échelle microscopique par l'intermédiaire du champs électromagnétique généré par l'effet optoélectronique du capteur. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par l'accolement du capteur optoélectronique, (4), couche mince et semitransparente de matériaux photosensible et de la surface électro-optique (10) de telle manière que les charges ou différences de potentiels locales générées par le premi e r influence directement, par le champs électromagnétique qu' elles créent, les éléments de surface de la seconde. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par la polarisation électrique de la surface électro-optique et des éventuels éléments qui lui sont accolées de manière à inverser l'état initial, transparent ou obscur, de cette surface et de manière à favoriser les influences surfaciques des éléments qui lui sont accolés. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un interrupteur, un variateur, un clavier ou un commutateur de sorte que l'utilisateur puisse contrôler le fonctionnement du dispositif et le taux de multiplication des contrastes et fournir des informations ou messages au dispositif et/ou en ce qu'il comporte en outre un ou plusieurs écrans plats supplémentaires donnant à l'utilisateur une image, dans le viseur ou sur une des faces de l'appareil, et des informations sur l'image enregistrée. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les éléments qui le composent sont un à un ou par groupe, amovibles et en ce qu'il comporte en outre un mécanisme d'escamotage de ces éléments. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par un générateur de caractère servant à inscrire des messages sur les surfaces électro-optiques. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par une surface électro-optique dont l'état initial n'est modifié que par les différences surfaciques de grandeurs électriques exposant ainsi différemment les zones uniformes et les contours des objets de l'image. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un processeur arithmétique qui effectue un traitement de l'image initiale pour mesurer la qualité de la mise au point et les distances des objets placés dans le champs de l'appareil ou pour effectuer tout traitement de type vidéo, comme par exemple, la modification des couleurs initiales, ce processeur pouvant aussi contrôler le durée de transparence de chacun des éléments de surface de la surface électrooptique au cours du tranfert d'une image, ledit professeur arithmétique comportant en outre une mémoire effaçable qui garde la dernière image perçue par le capteur opto-électronique au cours du fonctionnement du dispositif. 14. Dispositif selon la revendication 13 caractérisé en ce qu'il comporte un miroir biplan focalisant sur les deux moitiés du capteur opto-électronique des images issues des deux moitiés de l'objectif de manière à ce que, par comparaison angulaire, le processeur arithmétique puisse mesurer la distance des objets placés dans le champs de l'objectif. 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par une surface électro-optique possédant des éléments de surface de couleur, plusieurs d'entre elles associées sur des éléments de surface voisins pou-r permettre d'effectuer localement le filtrage des couleurs transmises. 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par un asservissement de la distance entre le plan focal de l'image et la surface électro-optique, cette distance étant directement liée à l'effet de flou de la projection de la surface électro-optique sur l'image initiale.