Brevet FR2634087A1 — publié le 19900112

SYSTEME DE VISUALISATION D'IMAGE COULEUR UTILISANT UN MELANGEUR OPTIQUE A FIBRES ORDONNEES La présente invention concerne un système de visualisation d'image couleur utilisant un mélangeur optique à fibres ordonnées. Pour élaborer des images couleur très haute définition on peut utiliser trois tubes à rayons cathodiques monochromes haute résolution, chacun produisant l'irnage à visualiser dans une des trois couleurs fondamentales Rouge (R), Vert (V), ou Bleu (B). Un problème se pose ensuite pour superposer optiquement avec suffisamment de précision les images produites dans les chrominances différentes. Une solution connue consiste à utiliser des lames partiellement réfléchissantes ou des lames dichroïques. Les grosses difficultés rencontrées concernent la superposition exacte des points correspondant à chaque image, car l'alignement s'avère délicat. Le but de l'invention est de remédier à ces diffi- cultés en utilisant des faisceaux de fibres optiques ordonnées. Un conducteur constitué d'un faisceau de fibres optiques ordonnées permet de transporter une image entre un plan de départ, correspondant par exemple à celui d'un écran de visualisation, et un plan éloigné o s'effectue l'observation de l'image. Chaque fibre du faisceau correspond à un point élémentaire de l'image initiale et se retrouve avec les mêmes coordonnées dans l'image observée en sortie des fibres. Pour recréer une image résultante à partir des trois écrans de visualisation il faut réunir ou regrouper les fibres issues de chaque point image de départ de mêmes coordonnées pour obtenir le point ou le triplet RVB correspondant en sortie. Une première possibilité consiste à souder les trois fibres ensemble de façon A avoir sur le plan image de sortie le même nombre de fibres qu'il y en a sur chaque plan image initial. Cette solution n'est pas envisageable car trop difficile d'exécution. Une deuxième possibilité consiste A juxtaposer les fibres côte A côte, les trois fibres d'un même point étant ainsi regroupées pour former un triplet sur le plan image de sortie. La structure idéale pour mélanger les trois chrominances est 1i celle de l'hexagone, Cette structure conduit A un format intéressant qui présente une anamorphose d'à peine 13% avec un facteur de compression de l'ordre de 0, 86 en vertical. Malheureusement cette solution impose une manipulation individuelle des fibres et pour une image haute résolution, par exemple 1.000 x 1.000 pixels, elle n'est pas réalisable. Un objet de l'invention est d'obtenir le regroupement recherché en utilisant des fibres ordonnées constituées en nappes, chaque nappe correspondant A une succession de points alignés de l'image couleur observée, et en superposant ces nappes les unes sur les autres pour produire la totalité des points de l'image. Si chaque nappe correspond A une ligne d'image, en superposant alternativement une ligne de chaque image avec une première ligne correspondant à une première chrominance R, une deuxième ligne A une deuxième chrominance V, et ainsi de suite, on obtient une image couleur résultante qui présente un nombre de pixels inchangé dans le sens horizontal des lignes mais qui est trois fois plus élevé dans le sens vertical. Le rapport- d'anamorphose est ainsi de 2,6 environ (si l'on adopte une structure hexagonale compacte) ce qui n'est pas tolérable. Chaque pixel est constitué d'un triplet RVB qui s'étend selon la direction verticale. Un autre objet de l'invention pour remédier A cet inconvénient est de disposer les nappes inclinées par rapport aux côtés de l'image A visualiser pour obtenir une distribution des pixels alignée à la fois verticalement et horizontalement dans un format carré ou rectangulaire à partir d'images R,V, et B de format parallélépipédique. Selon l'invention il est réalisé un système de visualisation d'image couleur comportant: - au moins deux dispositifs de visualisation pour former deux images élémentaires monochromes une première image de chrominance donnée sur un premier écran et une deuxième image de chrominance différente sur un deuxième écran; - et un dispositif mélangeur optique pour mélanger ces deux images élémentaires et former une image couleur résultante; ledit système étant caractérisé en ce que le dispositif mélangeur est constitué de nappes planes de fibres optiques ordonnées, ces nappes étant parallèles et juxtaposées dans un plan en une première de leurs extrémités, leur seconde extrémité étant arrangée de la même façon en regard desdits écrans en sélectionnant respectivement les nappes de rang impair pour l'un des écrans et celles de rang pair pour l'autre écran, en sorte de produire en ladite première extrémité ladite image couleur résultant du mélange desdites chrominances. Les particularités et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit à l'aide des figures annexées qui représentent: - Fig. 1, un schéma simplifié du procédé mélangeur optique utilisé conformément à l'invention; - Fig.2, une illustration des arrangements de fibres dans le plan de l'image couleur visualisée - Fig.3, le même arrangement de fibres en distinguant les chrominances R, V et B; - Fig.4, 5 et 6, les arrangements de fibres correspondant respectivement à la transmission des chrominances R, V et B en l'autre extrémité des nappes, du côté écrans de visualisation des images élémentaires R., V et B; - Fig.7 et 8, des schémas relatifs à un montage du mélangeur 3 optique à l'aide des trois réseaux de nappes R, V et B entrelacés en une extrémité pour former l'image couleur plane résultante; - Fig.9, un schéma d'un premier montage de l'extrémité des nappes d'une voie en regard de l'écran associé et du balayage ligne par ligne incliné couvrant la zone utile à visualiser; - Fig.10, un schéma d'un deuxième montage de l'extrémité des nappes d'une voie vis-à-vis de l'écran associé, permettant de réaliser un balayage ligne par ligne horizontal couvrant la zone utile à visualiser; - Fig. 11, un bloc diagramme général d'un système de visualisation d'image conforme à l'invention. En se reportant à la figure 1, on distingue trois dispositifs de visualisation d'image, par exemple des tubes à rayons cathodiques 1, - 2 et 3, utilisés respectivement pour produire une image de chrominance donnée différente pour chacun d'eux. Dans cet exemple à trois tubes, les chrominances - correspondent aux teintes fondamentales rouge R, vert V et bleu B. Cet exemple n'est toutefois pas à considérer comme limitatif, l'invention s'applique également, mais avec un moindre intérêt, 2 au mélange de seulement deux chrominances élaborées à partir de deux dispositifs de visualisations. Le dispositif mélangeur optique utilisé pour mélanger les trois images élémentaires monochromes et former une image couleur résultante dans un plan d'observation délimité par une aire rectangulaire conventionnelle AECF est constitué de faisceaux de fibres optiques ordonnées réalisés sous forme de nappes planes parallèles et juxtaposées dans le plan d'observation en une première de leurs extrémités. Chaque nappe correspond à une disposition dans le plan de la nappe de fibres optiques parallèles espacées à un pas déterminé et formant une ligne de points en chaque extrémité. La seconde extrémité des nappes est arrangée de la même façon en les répartissant en regard et à proximité des écrans 10, 20 et 30 des tubes cathodiques respectifs pour capter les images visualisées correspondantes R, V et B. Pour simplifier la figure, on a representé qu'une seule nappe partant de chaque tube. en l'occurrence une nappe centrale respectivement référencée 5, 6 et 7. Ces nappes en leur première extrémité aboutissent dans le plan d'observation et o elles sont arrangées en étant inclinées par rapport aux côtés du rectangle. AECF. On considère a priori, pour simplifier l'exposé, que la figure AECF est un carré. Les nappes sont arrangées parallèlement à l'une des diagonales, par exemple la diagonale AF de direction Dl. Dans le carré AECF on dispose successivement une nappe R. une nappe V, une nappe B et ainsi de suite. Ce rangement est illustré de manière détaillée sur la figure 3 avec l'indication des chrominances respectives RVB. La figure 2 matérialise la succession des nappes NI, N2, etc. et leur implantation géométrique dans la forme carrée. Les fibres des nappes superposées sont distantes selon la direction D2 de la diagonale CE d'un pas égal à DV2, D étant le diamètre des fibres. Les fibres sont au pas de DV 2 selon l'autre direction diagonale DI. Le côté du carré a pour valeur L = ND délimitant une image globale de N lignes ayant chacune N points résultant de N fibres de diamètre D. Les nappes rouges R sont sélectionnées et regroupées en leur extrémité opposée en face de l'écran 20 selon la représentation figure 4. Les figures 5 et 6 correspondent de même aux regroupements en leur autre extrémité des nappes vertes V et bleues B devant les écrans respectifs 10. et 30. D'une manière générale, si l'on appelle "J" le rang d'une nappe de chrominance donnée elle se retrouvera ensuite du côté image couleur visualisée dans le plan AECF au rang j+3, j+6, etc. Les nappes de rang J+ l, J+4, J+7 correspondent à une deuxième chrominance et les nappes de rang J+2, J+5, J+8, etc. correspondent à la troisième chrominance. On se rend compte d'après les figures 3 à 6 que le nombre de fibres utiles par nappe, au fur et à mesure qu'on s'éloigne de la diagonale AF, va en diminuant aussi bien vers l'extrémité B que vers l'extrémité C, ceci de manière symétrique pour la teinte rouge (figure 4) et selon des dispositions respectivement symétriques pour les deux autres teintes (figures 5 et 6). On se rend compte que la réalisation de nappes successives ayant un nombre différent de fibres peut s'avérer délicate à réaliser et l'ensemble du montage d'exécution malaisée. Pour remédier à ces inconvénients, une solution préférentielle représentée figures 7 et 8 consiste à utiliser des nappes identiques pour les trois images et donc ayant le même nombre de fibres chacune, quitte à ne pas utiliser pour la transmission lumineuse la totalité des fibres composant ces nappes comme Il apparait sur les figures suivantes 9 et 10. Ainsi, la seconde extrémité des nappes, celles ainsi dénommées en regard des écrans, consiste en une surface rectangulaire plus facilement intégrable au niveau de l'écran du tube ou du dispositif de visualisation. De même, côté image à visualiser on obtient les premières extrémités réunies dans un carré global AlElClF1 dont le côté est égal à la diagonale de l'image AECF à visualiser (figure 7). La figure 8 représente selon la coupe partielle aa-bb la répartition superposée des nappes pour former la première extrémité et le plan d'observation. Un montant 8 tel une bride ou un cadre, maintient ces nappes en leur première extrémité. On se rend compte d'après la figure de détail 8 qu'avec une longueur suffisante disponible des nappes après leur enchevêtrement terminal on peut faire tourner le cadre 8 de maintien de l'ensemble pour orienter la surface de visualisation AECF de manière satisfaisante pour l'observation de l'image couleur. La figure 9 représente un premier arrangement de nappes en leur seconde extrémité en face d'un écran de visualisation. Les nappes N1 à NP sont disposées parallèlement aux côtés horizontaux de l'écran et le balayage ligne par ligne de l'image est représenté par les lignes L1 à LN; ce balayage est incliné d'un certain angle "i' par rapport aux directions des nappes et il se trouve décalé d'une quantité AL à chaque ligne pour couvrir la zone utile correspondant à la répartition de fibres (figures 4, 5 et 6) destinée à la transmission vers le plan d'observation de l'image élémentaire monochrome visualisée. Cette zone utile est un parallélogramme. La figure 10 présente un deuxième arrangement suivant lequel on a orienté différemment les nappes par rapport aux côtés de l'écran de visualisation de manière à conserver la l D direction horizontale pour le balayage ligne par ligne L1 à LN de l'image. Dans le cas envisagé de réalisation d'une image carrée comportant N lignes de N fibres optiques, les images élémentaires ont une forme de losange dont les diagonales comportent respectivement l'une, N fibres ou N - 1 fibres et l'autre, 2N/3 fibres. Il en résulte que le côté du losange a pour valeur N.IA13/36 ce qui représente, connaissant le diamètre et la disposition respective des fibres, la longueur utile à balayer selon chaque ligne. Ainsi, avec un rangement des fibres par nappes en diagonale, l'image carrée finale comporte N x N fibres en un format L x L. Sur la diagonale Dl de l'image finale il y a N fibres et chaque image initiale a une diagonale principale de N ou N - 1 fibres. Il y a 2N nappes juxtaposées suivant la direction D2 de l'image visualisée, toutes les parties utiles de nappes ayant une longueur variable étant adressée alternativement à chacune des trois images. Il y a donc 2N /3 nappes de chaque image Initiale. L'image de départ est un parallélogramme avec un rapport 2/3 entre les deux diagonales. L'image initiale est produite par un balayage télévision suivant le côté du parallélogramme à visualiser et il faut tracer V13/36.N lignes de chacune V13 /36.N points soit environ 0,6. N lignes x 0,6 N points. Les effets de moiré sont limités car l'angle entre les deux directions principales du balayage et de la transmission est de l'ordre de 33 7 dans le cas d'une image carrée finale. Dans le cas d'une image -rectangulaire les nappes seront également inclinées par rapport aux côtés AB,CD du rectangle. La figure 11 représente sous forme diagramme simplifié un système de visualisation d'image conforme à l'invention o l'on retrouve les tubes cathodiques 1,2 et 3 et les nappes 5,6,7. Les autres éléments indiqués consistent en- un générateur d'image 11 et une mémoire d'image 12 avec ses circuits associés d'adressage à l'écriture 13 et à la lecture 14 cet ensemble étant géré par un dispositif processeur 15 qui commande également les circuits de balayage 16.17 et 18 les tubes. Dans l'exemple de réalisation décrit précédemment, notamment à l'àide des figures 4,5 et 6 relatives aux arrangements des fibres en extrémité des nappes du côté des écrans de visualisation monochrome 10, 20 et 30, ainsi qu'aux figures 9 et 10 traitant du positionnement de ces extrémités et du balayage ligne par ligne correspondant effectué sur les écrans. on se rend compte que le rapport d'anamorphose est de 2 1'3 en ses extrémités. Pour accroître ce rapport et améliorer la solution décrite, on modifie la structure des nappes de la manière suivante. Les fibres optiques qui sont espacées à la distance D.V' 2 l'une de l'autre du côté plan de visualisation AECF sont progressivement rapprochées pour se trouver juxtaposées côte à côte à l'extrémité qui fait face à l'écran. La dimension de la - nappe médiane, la plus grande, se trouve ainsi réduite dans le rapport 1/ '2 et la dimension correspondante du losange d'autant. - Selon l'autre direction diagonale du losange correspondant à la superposition des nappes, celles-ci au lieu d'être Imbriquées comme représenté à très faible distance l'une de l'autre D/ V2, sont disposées parallèlement à une distance D, d'o un accroissement de facteur V-{. Finalement, le rapport d'anamorphose devient 2/3 de cette façon au lieu de 1/3. REVENDICATIONS 1. Système de visualisation d'image couleur comportant - au moins deux dispositifs de visualisation pour former deux images élémentaires monochromes, une première image de chrominance donnée sur un premier écran et une deuxième image de chrominance différente sur un deuxième écran; et un dispositif mélangeur optique pour mélanger ces deux images élémentaires et former une image couleur résultante; ledit système étant caractérisé en ce que le dispositif 19 mélangeur est constitué de nappes planes (5. 6) de fibres optiques ordonnées, ces nappes étant parallèles et juxtaposées dans un plan (A ECF) en une première de leurs extrémités, leur seconde extrémité étant arrangée de la même façon en regard desdits écrans (10, 20) en sélectionnant respectivement les nappes de rang impair pour l'un des écrans et celles de rang pair pour l'autre écran, en sorte de produire en ladite première extrémité ladite image couleur résultant du mélange desdites chrominances. 2. Système selon la revendication 1 dans lequel l'image couleur à visualiser est de forme rectangulaire, caractérisé en ce que l'orientation des nappes en ladite première extrémité est inclinée de la même valeur par rapport aux côtés du rectangle. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'image couleur à visualiser est de forme carrée et l'orientation des nappes en ladite première extrémité est parallèle à une direction diagonale (D1) du carré. 4. Système selon la revendication 2 ou 3, comportant trois dispositifs de visualisation pour former sur les trois 0 écrans correspondants respectivement trois images élémentaires monochromes relatives aux composantes chromatiques fondamentales R.,V,B de l'image couleur à visualiser, caractérisé en ce que les nappes de rang,]3,j]6, etc. (j étant un nombre entier supérieur ou égal à 1) sont regroupées au niveau d'un premier écran (10) en leur seconde extrémité, les nappes de rang J]l, j+4,j+7, etc. étant regroupées au niveau d'un deuxième écran (20) en leur seconde extrémité, et les nappes de rang j42,j+5,j+8, etc. étant regroupées au niveau d'un troisième écran (30) en leur seconde extrémité. 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les nappes sont identiques, ayant le même nombre de fibres pour former un regroupement rectangulaire auxdltes secondes extrémités en face de chaque écran. 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que le balayage ligne par ligne de chaque écran est incliné paf rapport à la direction des nappes et décalé d'une ligne à la suivante pour couvrir une zone utile ayant la forme d'un parallélogramme et qui correspond à l'étendue de l'image élémentaire à transmettre par les fibres. 7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les nappes du côté plan de visualisation sont imbriquées et disposées à D juxtaposées à une distance D également.