Brevet FR2627042A1 — publié le 19890811

La presente invention a pour objet un dispositif de prise de vue d'images fixes de haute définition composées de multiples images partielles susceptibles chacune d'une analyse en basse définition. Elle concerne en particulier le domaine de la télévision haute définition. On connaît dans ltétat de la technique les principes mis en oeuvre pour effectuer le stockage d'images fixes à 1249 lignes sur un vidéodisque standard à 625 lignes, ainsi que pour l'obtention d'une parfaite reproduction de l'image initiale de haute définition sur un écran de restitution. Selon une technique décrite par les inventeurs, notamment dans l'ouvrage "Les Vidéodisques" publié en 1986 aux Editions MASSON, l'image de haute définition est divisé en plusieurs images partielles de basse définition, par exemple en quatre images partielles de 625 lignes, ce qui permet l'enregistrement sur un vidéodisque classique, ainsi que la diffusion des signaux correspondants aux images partielles à l'aide de canaux conventionnels de vidéotransmission. Sous sa forme actuelle, il n'est pas possible de prendre en compte d'autres images que celles préalablement stockées sur un vidéodisque. Il est donc indispensable de- pouvoir compléter le système de stockage d'images fixes de haute définition par un dispositif de prise de vue d'images fixes en temps réel. On connait dans l'état de la technique plusieurs dispositifs permettant la découpe d'une image fixe de haute définition en ses composantes de basse définition. Un premier type de dispositif analyseur d'images fixes effectue un balayage mécanique de chacune des images élémentaires à l'aide d'une barrette de photodiodes effectuant trois passes successives pour acquérir séquentiellement les trois composantes chromatiques de l'image analysée. Ce dispositif présente une grande complexité tant sur le plan optique que sur le plan mécanique et nécessite, en outre, un temps d'analyse très long. Par ailleurs, le coût des analyseurs d'images fixes considérés est extrêmement élevé. On connaît également des caméras de haute définition, par exemple 1125 lignes, dont le coût est excessivement élevé. La présente invention a pour objet de proposer un système de prise de vue d'images fixes de haute définition divisées en images partielles d'un coût réduit, utilisant des composants conventionnels et délivrant en un temps réduit un signal analogique permettant le stockage sur un vidéodisque ou tout autre support d'enregistrement, ainsi que la reproduction sur un écran de haute définition. La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif de prise de vue d'images fixes de haute définition composées de n images partielles susceptibles chacune d'une analyse en basse définition, comportant - un système optique de duplication d'une image fixe en n images identiques, - des moyens d'occultation de n - 1 images partielles composant chacune desdites images identiques, seule l'image partielle de rang i de l'image identique de rang i n'étant pas occultée, - un système de démasquage séquentiel de chacune des n images partielles non occultées, - un système optique de collimation desdites images partielles sur un analyseur d'images à basse définition. L'analyseur d'images à basse définition, par exemple un tube de télévision ou un capteur CCD reçoit ainsi séquentiellement chacune des n images partielles composant l'image fixe de haute définition et susceptibles d'être analysées en basse définition. Les signaux délivrés par l'analyseur d'images peuvent être directement stockés par un enregistreur de vidéodisque ou transmis à un récepteur muni d'un écran de restitution de l'image haute définition. Selon un mode de réalisation préféré, les n images identiques sont formées dans un plan perpendiculaire au système optique de duplication. Le dipositif de prise de vue comporte dans le plan de duplication un écran muni de n fenêtres correspondant aux zones de formation des images partielles de rang i des images identiques de rang i. Ce mode de réalisation permet une construction mécanique simple, les moyens d'occulation étant consitués par un écran opaque fixe ou mobile. Dans ce dernier cas, un déplaeement dans le plan de formation des images partielles, par exemple à l'aide d'une vis micrométrique, permet en particulier d'ajuster l'importance du recouvrement des images partielles. Selon un mode de réalisation avantageux, la largeur des fenêtres est légèrement supérieure à la largeur des sousimages partielles. Le brevet français 87 09071 déposé par le demandeur, qui décrit un procédé de stockage d'images de haute définition, enseigne l'avantage de prévoir des points de recouvrement horizontaux des images partielles. Selon un mode de réalisation particulier, chacune des fenêtres est munie d'un obturateur, lesdits obturateurs étant commandés séquentiellement. Ces obturateurs peuvent être mécaniques, optoélectroniques ou acousto-optiques. On peut également envisager des obturateurs à cristaux liquides ou à effet KER. Les obturateurs sont commandés par des moyens mécaniques ou électroniques de façon à ne démasquer chaque fois qu'une seule image partielle de rang i, au cours d'un cycle dans lequel chacune des images partielles de rang i est successivement démasquée. L'analyseur d'images à basse définition ne reçoit ainsi chaque fois qu'une seule image partielle analysable en basse définition. Selon un mode de réalisation avantageux, les centres des images partielles de rang-i sont disposés symétriquement par rapport au point d'intersection du plan de formation des images identiques et de l'axe optique du système optique de duplication. La symétrie axiale ainsi obtenue permet de réaliser un dispositif de prise de vue compact et des systèmes optiques de duplication et de collimation simplifiés. Selon un mode de réalisation préféré, les centres des images partielles de rang i sont disposés sur un cercle, le système de démasquage séquentiel étant constitué par un obturateur rotatif composé d'un disque plein accolé à l'écran, centré sur l'axe du système optique de duplication et muni d'une fenêtre d'une largeur sensiblement égale à la diagonale d'une image partielle, d'une longueur au plus égale à la distance angulaire séparant deux images partielles de rang i. Bien que l'on puisse envisager un disque obturateur non centré sur l'axe du système optique, ce mode de réalisation permet de réaliser un dispositif de prise de vue d'un fonctionnement robuste et d'un coût de fabrication réduit. Selon un premier mode de réalisation, le système de duplication est constitué par un arrangement de prismes déviateurs placés dans la pupille de l'objectif amont, lesdits prismes déviateurs formant n images identiques décalées dans le plan de l'image finale. Ce mode de réalisation permet un dispositif de prisé de. vue d'une grande robustesse mécanique et d'un coût de fabrication réduit. Un système optique grossissant est disposé sur l'axe optique de l'objectif amont, entre lesdits prismes déviateurs. Ce système grossissant forme dans le plan image final une image basse définition d'un grossissement qui peut être différent de l'image haute définition. Il est possible de sélectionner l'une ou l'autre- des voies au moyen des obturateurs. Selon un autre mode de réalisation, le système de duplication est constitué d'un objectif amont formant une image de la vue à analyser dans un premier plan de duplication, de moyens optiques dont le plan focal objet correspondent audit plan de duplication et de n objectifs secondaires identiques disposés circulairement, symétriquement par rapport à l'axe optique de l'objectif amont. Le système de duplication ainsi réalisé permet d'utiliser des objectifs conventionnels et de produire des images identiques de bonne qualité et de haute luminosité. Par ailleurs, ce mode de réalisation assure une plus grande fiabilité qu'un système de miroirs semi-transparents ou de prismes. Selon un mode de réalisation particulier, le système de collimation est constitué de n objectifs identiques dont le plan focal objet correspond au plan de formation des images partielles et dont les centres optiques correspondent aux centres des n images partielles de rang i, ainsi que d'une optique centrée sur l'axe de 11 objectif amont. Ces objectifs, éventuellement montés sur des montures orientables, permettent de restituer sur l'analyseur d'images chacune des images partielles successivement démasquées sans perte de luminosité excessive. Selon un mode de réalisation avantageux, ltanalyseur d'images est constitué par un tube électronique de télévision de basse définition. Ce mode de réalisation permet de produire un dispositif de prise de vue d'un prix de fabrication réduit et mettant en oeuvre des circuits électroniques de traitement conventionnels. Selon un mode de réalisation avantageux, l'image fixe de haute définition est composée de quatre images partielles. Ce mode de réalisation permet d'analyser des images fixes d'une définition de l'ordre de 1.249 lignes, à l'aide d'un analyseur basse définition de 625 lignes par image. Selon un mode de réalisation préféfé, l'obturateur rotatif est entraîné à une vitesse au plus égale à 6,25 images/seconde à l'aide d'un galet moteur et comporte une fenêtre d'une étendue angulaire sensiblement égale à 700. L'entraînement à galet permet d'éviter la présence d'un axe central. La vitesse de rotation est choisie de façon à éviter les effets de bord qui pourraient perturber le balayage de chacune des images partielles délivrées par l'obturateur. D'autres avantages et modes de réalisation ressortiront mieux de la description qui va suivre s'appuyant sur les dessins où - la figure 1 représente le schéma optique du dispositif selon l'invention, - la figure 2 représente une vue de face de l'écran, - la figure 3 représente une vue de face de l'obturateur rotatif, - la figure 4 représente-le schéma optique d'un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. La figure 1 représente un exemple de réalisation simplifiée d'un dispositif de prise de vue dans lequel l'image de haute définition est composée de quatre images partielles accolées. L'image de haute définition est découpée en deux, aussi bien dans le sens de la hauteur que dans le sens de la largeur. Le dispositif comporte un système optique de duplication (1), des moyens d'occultation (2), un système de démasquage (3) et un système de collimation (4). Le système de duplication (1) comporte tout d'abord un objectif amont (5). Cet objectif principal (5), de type conventionnel, peut notamment être muni de moyens de mise au point et d'un diaphragme. Il a pour rôle de former une image dans un plan de duplication (6). Une optique de duplication (7), qui peut être constituée d'une lentille dont le plan focal objet se trouve dans le plan de duplication (6), a pour objet de rejeter à l'infini l'image à dupliquer. Les objectifs secondaires (8) viennent former chacun une image identique sur le plan de masquage (9). Les objectifs secondaires (8) sont dans exemple considéré au nombre de quatre, soit autant qu'il y a d'images partielles composant l'image de haute définition. Ils sont répartis sur un cercle centré sur l'axe optique de l'objectif principal (1). Les objectifs secondaires (8) sont montés sur des platines munies de vis micrométriques permettant d'ajuster leurs positions exactes et d'effectuer un déplacement transversal afin de régler le recouvrement partiel des images partielles. Chacune des images identiques (10 à 13) s'inscrit, dans le plan de masquage (9), au centre du champ (14 à 17) des objectifs (8). Les n images identiques (10 à 13) sont partiellement masquées par un écran (18). Cet écran est constitué par une feuille opaque munie de n fenêtres (19 à 22). La première fenêtre (19) correspond à la première image partielle de la première image identique, c'est-9-dire à l'image partielle supérieure gauche de l'image identique supérieure gauche, la seconde fenêtre (20) correspond à la seconde image partielle de la seconde image identique (11), située dans le coin supérieur droit, la troisième fenêtre correspond à la troisième image partielle de la troisième image identique (12) disposé4 dans le coin inférieur droit, etc... L'ordre de ces images partielles et de ces fenêtres peut être choisi de façon quelconque, éventuellement un circuit de mémorisation et de traitement restituera l'ordre d'enregistrement sur un vidéodisque ou de restitution sur un écran à haute définition à la sortie de l'analyseur d'images. Les centres (23 à 26) des images identiques (10 à 13) sont disposés sur un cercle (27) centré sur l'axe optique (28) de l'objectif de prise de vue. Ils sont disposés symétriquement par rapport à deux axes parallèles aux bords des images identiques (10 à 13). La largeur de la fenêtre est choisie légèrement supérieure à la moitié de la largeur de l'image identique, de façon à préserver une bande de recouvrement centrale d'une largeur correspondant à 7 ou 8 pixels, soit environ 20 micromètres pour une image identique (10) d'une largeur de l'ordre du centimètre. La fixation de l'écran (18) peut s'effectuer à l'aide de dispositifs de calage à vis micrométrique permettant d'ajuster le découpage des images identiques (10 à 13) en images partielles. Un obturateur (29) accolé à 11 écran (18) occulte toutes les images partielles, à l'exception d'une, et sert à démasquer successivement chacune des images partielles. Quatre objectifs identiques (30) sont disposés derrière l'obturateur (29) et sont centrés sur chacune des fenêtres (19 à 22) correspondant aux images partielles de rang i. Leur plan focal objet correspond au plan de formation desdites images partielles, soit le plan de masquage (9). Leurs champs (31 à 34) incluent l'une des fenêtres (19 à 22). Une optique avale (43) centrée sur l'axe optique (28) du dispositif de prise de vue, restitue l'image partielle démasquée par l'obturateur (29) à un analyseur d'images de basse définition (35). La découpe de l'obturateur (29) a pour rôle de ne laisser passer qu'une seule image partielle à la fois. Elle est fonction de la distance de l'axe de rotation (36) de l'obturateur rotatif (29) à l'axe optique (28) du dispositif de prise de vue. Un cas particulièrement simple est celui où les deux axes sont confondus, ce qui peut être réalisé par exemple en entraînant l'obturateur (29) par sa périphérie. Dans cette configuration représentée sur la figure 3, la découpe se limite alors à une simple fenêtre (37) en arc de cercle sur 70" environ d'une largeur sensiblement égale à la diagonale d'une image partielle. La vitesse de rotation doit être inférieure à 6,25 tours/seconde pour une caméra fonctionnant au standard européen, soit 25 images/seconde. En pratique, cette vitesse de rotation sera inférieure ou égale à 4 tours/seconde pour éviter les effets de bords qui pourraient perturber le balayage de chacune des images partielles délivrées par 1 ' obturateur. L'entraînement s'effectue à l'aide d'au moins un galet moteur (38) actionné par un moteur qui sera, en particulier, Su type pas à pas, asservi à la fréquence de balayage d30 l'analyseur d'images de basse définition. Des galets libres (39) servent au maintien du centrage de l'obturateur rotatif (28). Selon un autre mode de réalisation décrit en figure 4, le système de duplication est constitué d'un assemblage de prismes déviateurs (50). Cet arrangement de prismes, dans le cas présent au nombre de quatre, est placé dans la pupille de l'objectif amont (5) ou d'un système optique plus complexe. Les quatre prismes (50) présentent la même déviation et forment quatre images finales mais décalées dans le plan d'image finale (51). L'analysateur d'images (35) est placé dans la zone commune aux quatre images. Un dispositif d'obturation (29) découvre successivement chacun des quatre prismes (50). L'analyseur d'images voit donc séquentiellement un quart de l'image globale. Les prismes utilisés sont composés pour corriger les phénomènes de dispersion chromatiques ainsi que la distorsion géométrique apportée par des prismes simples. Ces prismes sont placés en faisceaux parallèles de façon à focaliser l'image à l'infini. Une optique avale (43) de focalisation est disposée à l'arrière de l'arrangement de prismes (50). Le système optique amont (5) permet d'assurer une distance de mise au point réglable sur l'objet observée avec une sortie d'images à l'infini du côté du système de duplication (1). Il peut être constitué par un simple objectif quasi afocal de type Galilée avec réglage de- l'écart entre les éléments optiques qui le constituent. Selon une variante préférée, le système optique est composé d'un objectif interchangeable, suivi par une optique collimatant l'image à l'infini avant le système de duplication (1). Dans la partie centrale des quatre prismes (50) se trouve un système de grossissement (52). Il permet de former une image complète en une seule fois sur l'analyseur images à basse définition (35). La solution entre cette voie centrale et les quatre voies haute définition se fait par un dispositif d'obturation manuel ou électro-optique. Selon un exemple réalisé par le déposant, le prisme déviateur présente une déviation de 40 à 50, une orientation en azimut de +36,87 , +143 et un diamètre utile de 15 à 25mm. L'objectif amont (5) est un objectif de type quasi afocal dont la distance de mise au point est réglable entre 60cm et l'infini 'et le champ angulaire total de 180. L'ensemble ainsi réalisé présente une longueur focale équivalente à 100mm. Le format minimal de l'image observable à 60cm est de 12 x 16cm, chaque quart d'image représentant environ 6 x 8cm. La longueur totale du dispositif est de 160mm et son diamètre de 75mm. Le dispositif de prise de vue décrit à titre d'exemple non limitatif permet d'atteindre une définition de 1249 lignes à partir d'une caméra à 625 lignes de standard européen. On pourra, bien entendu, réaliser un dispositif de prise de vue équivalent pour l'analyse d'images de haute définition composées d'un nombre d'images partielles différent de quatre ou muni d'un obturateur de type différent, par exemple mécanique ou opto-électronique, ou muni de systèmes optiques de duplication et de collimation d'images différents, par exemple un miroir transparent à prisme, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1) Dispositif de prise de vue d'images fixes de haute définition composées de n images partielles susceptibles chacune d'une analyse en basse définition, caractérisé en ce qu'il comporte un système optique de duplication (1) d'une image fixe en n images identiques, des moyens d'occultation de (n - 1) images partielles composant chacune desdites images identiques (10 à 13), seule l'image partielle de rang i de l'image identique de rang i n'étant pas occultée, un système de démasquage séquentiel (3) de chacune des images partielles non occultées et un système optique de collimation (14) desdites images partielles sur un analyseur d'images à basse définition (35). 2) Dispositif de prise de vue d'images fixes de haute définition selon la revendication 1, caractérisé en ce que les n images identiques (10 à 13) sont formées dans un plan de masquage (9) perpendiculaire à l'axe (28) du système optique due duplication (1) et en ce qu'il comporte dans ledit plan (9) un écran (18) muni de n fenêtres (19) à (22) correspondant aux zones de formation des images partielles de rang i des images identiques de rang i (10 à 13). 3) Dispositif de prise de vue d'images fixes de haute définition selon la revendication 2, caractérisé en ce que la .largeur des fenêtres (19 a 22) est légèrement supérieure à la largeur des images partielles. 4) Dispositif de prise de vue d'images fixes de haute définition selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que chacune des fenêtres (19 à 22) est munie d'un obturateur, lesdits obturateurs étant commandés séquentiellement. 5) Dispositif de prise de vue d'images fixes selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les centres (23 à 26) des images partielles de rang i sont disposés symétriquement par rapport au point d'intersection du plan de masquage (9) et de l'axe optique (28) du système de duplication. 6) Dispositif de prise de vue d'images fixes de haute définition, caractérisé en. ce que les centres des images partielles de rang i sont disposés sur un cercle (27), le système de démasquage séquentiel étant constitué par un obturateur rotatif (29) composé d'un disque plein accolé à un écran (18) centré sur l'axe (28) du système. optique de duplication, et muni d'une fenêtre (37) d'une largeur sensiblement égale à la diagonale d'une image partielle et d'une longueur au plus égale à la distance angulaire entre deux images partielles de rang i. 7) Dispositif de prise de vue d'images -fixes de haute définition selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le système de duplication (1) est constitué par un arrangement de prismes déviateurs (50) placé dans la pupille de l'objectif amont (5), lesdits prismes déviateurs (50) formant n images identiques décalées dans le plan de l'image finale. 8) Dispositif de prise de vue d'images fixes de haute définition selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un système optique grossissant (52) est disposé sur l'axe optique de l'objectif amont (5), entre lesdits prismes déviateurs (50). 9) Dispositif de prise de vue d'images fixes de haute définition selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le système de duplication (1) est constitué par un objectif amont (5) formant une image de la vue à analyser dans un premier plan de duplication (6), de moyens optiques (7) dont le plan focal objet correspond audit plan de duplication (6) et par des objectifs secondaires (8) identiques disposés symétriquement par rapport à -l'axe optique (28) de l'objectif amont (5). 10) Dispositif de prise de vue d'images fixes de haute définition selon la revendications 9, caractérisé en ce que le système de collimation (4) est constitué de n objectifs identiques (30) dont le plan focal objet correspond au plan de masquage (9) et dont les centres optiques correspondent aux centres des n images partielles de rang i, ainsi que d'une optique (35) centrée sur l'axe (28) de l'objectif amont (5). 11) Dispositif de prise de vue d'images de haute définition selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'analyseur d'images est constitué par un tube électronique de télévision de basse définition (35). 12) Dispositif de prise de vue d'images fixes de haute définition selon l'une quelconque des revendications 1 a 11, caractérisé en ce que l'image fixe de haute définition est composée de quatre images partielles. 13) Dispositif de prise-de vue d'images fixes de haute définition selon l'une quelconque des revendications 6 à 12, caractérisé en ce que l'obturateur rotatif (28) est entraîné à une vitesse au plus égale à 6,25 tours/seconde à l'aide d'un galet moteur et comporte une fenêtre (37) d'une étendue angulaire sensiblement égale à 70".