Brevet FR2610159A1 — publié le 19880729

L'invention concerne un dispositif de stabilisa- tion d'images pour caméra vidéo transportable. Du fait de la miniaturisation poussée des caméras vidéo, celles-ci sont de plus en plus légères et peuvent être transportées à la main. Un opérateur visant un objet déterminé peut alors, en bougeant, produire un petit déplacement de l'image de cet objet sur la plaque de la caméra, ce qui se traduit par un déplacement correspondant de l'image sur le récepteur produisant sur l'écran une image floue. L'invention résout le problème ci-dessus en créant un stabilisateur d'images pour caméra vidéo transportable tel que des variations angulaires de l'axe de la caméra n'aient pas d'effet sur le signal de sortie de la caméra, c'est-à-dire, en définitive, sur la posi- tion de l'image par rapport à l'écran du récepteur. Conformément à l'invention, le dispositif de stabilisation d'images pour caméra vidéo transportable est caractérisé en ce que, pour une variation angulaire autour de l'axe optique de la caméra et pour des courants de déviation verticale Ix et de déviation horizontale Iy de la caméra en l'absence de stabilisation, les courants de déviation sont transformés et prennent la forme: 1ix = Ix cos +Iy sin Y Ily = Iy cos Y -Ix sinY Ilx étant le courant de déviation horizontale transformé et Ily le courant de déviation verticale transformé et qui sont respectivement appliqués aux bobines de dévia- tion horizontale et verticale correspondantes de la caméra. Conformément à d'autres caractéristiques de l'invention, les signaux transformés peuvent également tenir compte des mouvements de rotation autour d'un axe horizontal et d'un axe vertical perpendiculaire à l'axe de l'objectif. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'inven- tion sont représentées, à titre d'exemples non limita- tifs, au dessin annexé. La fig. 1 est une représentation schématique d'une caméra vidéo transportable. La fig. 2 montre à plus grande échelle la plaque de la caméra vidéo de la fig. 1. La fig. 3 est un schéma synoptique d'une forme de réalisation du stabilisateur d'images conforme à l'invention. La fig. 4 est un schéma synoptique d'une autre forme de réalisation du stabilisateur d'images. La fig. 1 montre schématiquement une caméra vidéo transportable et ses éléments principaux permettant de bien comprendre l'invention. La caméra vidéo comprend ainsi un objectif 1, une plaque 2, un canon à électrons 3 et des bobines de déviation verticale de balayage en X et de déviation horizontale de balayage en Y, référencées respectivement 4 et 5 mais qui pourraient être également des plaques de déviation. On sait qu'un objet 6 extérieur i la caméra forme sur la plaque 2 d'une caméra vidéo une image optique 7, et que cette image optique est explorée par le système de lecture cathodique de la caméra à l'aide d'un pinceau d'électrons issus du canon à électrons 3 qui est déplacé horizontalement et verticalement par les bobines de déviation 4 et 5 à champ vertical et horizontal. La fig. 2 montre, en traits interrompus, la plaque 2 ayant subi une rotation autour de l'axe optique OZ de la caméra. La position de la plaque 2 de la caméra peut être définie en coordonnées cartésiennes par un système d'axes x y z. On suppose, tout d'abord, qu'entre un instant O et un instant t la caméra a subi une variation angulaire autour de son axe optique OZ. Un point de l'image optique 7 de la plaque 2 est défini à l'instant O par ses coordonnées x0 YO z. Lorsque ce point a tourné de Y autour de l'axe OZ, il est alors défini par xt Yt z (z inchangé). Pour que la variation angulaireY n'ait aucun effet sur le signal de sortie de la caméra, c'est-à-dire en définitive sur la position de l'image par rapport à l'écran du récepteur, il est nécessaire de compenser cette variation angulaire et de faire tourner du même angle Y le système de lecture cathodique de la caméra. Soit Ix et Iy les courants permettant de créer le champ vertical et le champ horizontal des bobines de déviation 4 et 5, en l'absence de déplacements angulaires de la caméra, Ix, Iy sont ainsi les courants de déviation de balayage en X et Y pour une caméra ne comprenant pas le dispositif de stabilisation d'images conforme à l'invention. De manière à effectuer la compensation recher- chée ci-dessus, il y a lieu de faire passer, dans les bobines 4 et respectivement 5, des signaux transformés Ilx et Ily et dont les valeurs sont Ilx = Ix cos Y + Iy sin' Ily = Iy cosy - Ix sin Les signaux Ix et Iy sont générés par la caméra et les signaux sin Y et cos Y peuvent être générés par un convertisseur sinus et cosinus associé à un gyromètre solidaire de la caméra et placé de telle sorte qu'il donne une mesure de la vitesse angulaire de la caméra autour de l'axe de son objectif. L'ensemble du dispositif se comporte ainsi comme un amortisseur de vibrations ou d'oscillations sur une caméra suspendue élastiquement. A la fig. 3, qui montre un schéma synoptique du dispositif, on a représenté un gyromètre 10 qui est solidaire de la caméra de la fig. 1 et qui est placé de telle sorte qu'il donne une mesure de la vitesse angu- laire de la caméra autour de l'axe OZ de son objectif. Le gyromètre 10 est relié en sortie à un intégrateur 11 muni d'un retour lent à zéro, de façon à transformer la vitesse angulaire en angle pour les mouvements rapides. Cet intégrateur est relié à un convertisseur 12 de fonctions sinus et cosinus,lui-même relié à un circuit convertisseur de fonctions linéaires 13. Le convertisseur 12 fournit ainsi en sortie deux valeurs sin Y et cos Y qui sont proportionnelles au sinus et au cosinus des angles d'inclinaison de la caméra par rapport à sa position antérieure pour des variations angulaires rapides et une fraction de plus en plus réduite de ces fonctions lorsque la vitesse angulaire diminue. Le circuit de fonctions linéaires 13 est relié à la sortie du circuit de la caméra qui fournit les signaux Ix et Iy et qui est référencé 14. Le circuit de fonctions linéaires 13 constitue un circuit multiplicateur et additionneur approprié pour la réalisation des multipli- cations et additions de signaux permettant d'obtenir les signaux transformés Ilx et Ily ci-dessus. De telles multiplications et additions de signaux générés, d'une part, par la caméra en ce qui concerne Ix et Iy et, d'autre part, par le gyrométre, 1' intégrateur et le convertisseur en ce qui concerne Y, sont très facilement réalisées en temps réel par des circuits analogiques ou numériques de type connu. On a supposé ci-dessus que la caméra se dépla- çait angulairement autour de l'axe optique OZ de son objectif. On suppose maintenant que la caméra se déplace autour d'un axe perpendiculaire à l'axe optique de la caméra et, par exemple, autour de l'axe x de la fig. 2 qui est dans le plan horizontal. - Tout mouvement de rotation o autour de l'axe x se traduit par un déplacement de l'image optique 7 dans le sens Y qui est proportionnel à l'angle ce (c Pour éviter qu'un tel déplacement rapide de l'image optique 7 se traduise par un déplacement corres- pondant de l'image électronique sur le récepteur, il y a lieu d'ajouter au courant de balayage vertical Iy, un courant continu proportionnel à or. On met ainsi en coincidence le rayon cathodique correspondant à un point avec ce point indépendamment du mouvement de rotation ci-dessus. Le signal transformé prend ainsi la valeur: Iiy = Iy + klos Un raisonnement identique pour un gyromètre permettant, après intégration, d'obtenir les variations angulaires Â autour de l'axe y de la fig. 2 montre que le signal transformé est alors: Iix = Ix + k2 L'utilisation d'un tel signal transformé n'est en général pas nécessaire car les chocs subis par les caméras en mouvement se réduisent rarement par des mouvements autour de l'axe Y déplaçant l'image dans le sens X proportionnellement à l'angle 3. La fig. 4 montre l'ensemble d'un dispositif de stabilisation pour des variations angulaires quelconques de la caméra et mettant en oeuvre les dispositions ci-dessus. Toute variation angulaire de la caméra étant définie en coordonnées polaires par les angles t, P et ci-dessus, le dispositif comprend ainsi trois gyromètres a, lob, 10c analogues au gyromètre 10 de la fig. 2 et qui sont respectivement prévus pour fournir des informa- tions correspondant aux variations angulaires, o' et Les divers gyromètres lOa, lOb, lOc sont reliés à des intégrateurs lla, llb, llc eux- mêmes reliés à des convertisseurs 12a, 12b, 12c. Le convertisseur 12a est un convertisseur de fonction sinus et cosinus tandis que les convertisseurs 12b et 12c fournissent respectivement un courant continu klc et k2 proportionnel à la variation angulaire détectée par le gyromètre correspon- dant. Un circuit de fonctions linéaires 13' qui reóoit les signaux Ix et Iy à partir d'un circuit 14' identique au circuit 14 de la fig. 3 est relié à la sortie des convertisseurs 12a, 12b et 12c. Le circuit de fonctions linéaires 13' fournit ainsi en sortie des signaux qui sont des fonctions linéaires de Ix, Iy, sin Y, cos y, et 5 définis ci-dessus. Ces signaux sont appliqués aux bobines de déviation 4 et 5 de la fig. 1, et peuvent s'écrire I2x = Ix cos Y + Iy sin Y + k2 I2y = Iy cos Y - Ix sin + kl o Dans le cas o la déviation par bobine est remplacée par une déviation statique, le même raisonne- ment doit, bien entendu, être appliqué pour procéder aux opérations linéaires ci-dessus décrites sur les tensions appliquées aux plaques de déviation. Il y a lieu de noter que dans tout ce qui précède les dimensions de l'image 7 fournie par l'objec- tif 1 et de la plaque 2 de la caméra doivent être telles que les valeurs ci-dessus des signaux transformés restent dans les limites de la plaque. Par ailleurs, un interrupteur mis en place sur la caméra permet de ne faire fonctionner le dispositif de stabilisation que lorsque cela est jugé utile. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation représentés et décrits en détail car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. Revendications 1 - Dispositif de stabilisation d'images pour caméra vidéo transportable, caractérisé en ce que, pour des variations angulaires ' autour de l'axe optique (OZ) de la caméra et pour des courants de déviation horizon- tale Ix et de déviation verticale Iy de la caméra en l'absence de stabilisation, les courants de déviation sont transformés par un organe de mesure angulaire solidaire de la caméra et prennent la forme: Ilx = Ix cos Y + Iy sinY Ily = Iy cos Y - Ix sin Y Ilx étant le courant de déviation horizontale transformé et Ily le courant de déviation verticale transformé et qui sont respectivement appliqués aux bobines de dévia- tion horizontale (4) et verticale (5) correspondantes de la caméra. 2 - Dispositif de stabilisation d'images pour caméra vidéo transportable, caractérisé en ce que, pour des variations angulaires iL autour d'un axe (x) horizon- tal perpendiculaire à l'axe (OZ) de l'objectif et pour un courant de déviation vertical Iy de la caméra en l'absence de stabilisation, le courant de déviation verticale appliqué à la bobine de déviation verticale (5) est transformé par un organe de mesure angulaire solidaire de la caméra et présente la forme: Iiy = Iy + kl od 3 - Dispositif de stabilisation d'images pour caméra vidéo transportable, caractérisé en ce que, pour des variations angulaires P autour d'un axe (y) vertical perpendiculaire à l'axe (OZ) de l'objectif et pour un courant de déviation horizontale Ix de la caméra en l'absence de stabilisation, le courant de déviation horizontale (4) appliqué à la bobine de déviation hori- zontale est transformé par un organe de mesure angulaire solidaire de la caméra et prend la forme Iix = Ix + k2 4 - Dispositif de stabilisatio; d'images pour caméra vidéo transportable selon l'ensemble des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce que, pour une variation angulaire quelconque de la caméra, les courants de déviation verticale et horizontale appliques aux bobines de déviation horizontale (4) et verticale (5) par l'inter- médiaire d'un organe de mesure angulaire solidaire de la caméra sont des fonctions linéaires de Ix, Iy, sin Y,cos E, et ( obtenues par l'intermédiaire d'un intégrateur recevant les signaux et peuvent s'écrire: I2x = Ix cos Y + Iy sin + k2 I2y = Iy cos - Ix sin + kl- - Dispositif de stabilisation d'images pour caméra vidéo transportable selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe de mesure angulaire solidaire de la caméra comprend au moins un gyromètre (10) relié à un intégrateur (11) relié à un convertisseur (12) de type analogique ou numérique et dont la sortie est reliée par l'intermédiaire d'un circuit de fonctions linéaires (13) aux bobines (4 et 5) ou aux plaques de déviation horizontale et verticale de la caméra.