Brevet FR2725335A1 — publié le 19960405

I SYSTEME D'OBJECTIF D'IMAGEUR MULTIPLE La présente invention se rapporte à des appareils de prise de vues à deux dimensions (CCD - dispositif à couplage de charges ou capteur électronique d'images) qui peuvent être utilisés pour surveiller ou pour examiner une scène définie par le champ de vision de l'appareil de prise de vues. Lorsque la dimension de la scène à surveiller augmente, l'image sur le capteur de l'appareil de prise de vues devient progressivement plus petite avec une perte concomitante du détail. Cela peut surveillance sans grande valeur. Lorsque le détail recueilli n'est pas adéquat, que ce soit pour une évaluation visuelle ou électronique, une pluralité d'appareils de prise de vues peut être utilisée, chacun étant dédié à une scène secondaire spécifique de la scène. Cela augmente le coût de la surveillance et n'est pas souhaitable. Par conséquent, un but de la présente invention est de proposer un système d'objectif qui, en utilisant un seul appareil de prise de vues, peut augmenter le détail de telles scènes secondaires par rapport au niveau de détail pouvant être obtenu à l'heure actuelle lorsque l'appareil de prise de vues surveille la totalité de la scène. D'autres buts et avantages de la présente invention ressortiront clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés, qui représentent un mode de réalisation préféré de l'invention et dans lesquels: la figure 1 est une représentation schématique du système d'objectif d'imageur multiple réalisé selon les enseignements de la présente invention; la figure 2 est une vue de dessus montrant deux cercles représentant des rebords de 50,8 mm (2 pouces) et de 76,2 mm (3 pouces) de diamètre d'un conteneur ou analogue et montrant quatre champs rectangulaires qui vont être pris en image par le système à objectifs multiples; la figure 3 est une vue similaire à la figure 1, dans laquelle des miroirs individuels sont utilisés pour viser les scènes surveillées; la figure 4 est une vue de dessus schématique de la platine d'objectifs représentée à la figure 1 montrant les positions relatives des systèmes d'objectif individuels qui réalisent le système d'objectif d'imageur multiple; et la figure 5 est une représentation schématique de l'un des systèmes d'objectif. L'efficacité de l'étanchéité d'une bouteille capsulée est très dépendante de la qualité de la surface supérieure ou de la surface d'étanchéité sur le rebord de la bouteille. Si cette surface d'étanchéité a une éraflure transversale, par exemple, l'étanchéité peut être défectueuse. De manière classique, un appareil de prise de vues à deux dimensions visualise la surface d'étanchéité du rebord d'une bouteille verticale de sorte qu'une analyse électronique puisse être entreprise pour identifier les défauts de surface. Le capteur électronique d'images 10 d'un tel appareil de prise de vues est représenté, de manière schématique, à la figure 1, ainsi que la surface d'étanchéité ou de dessus du rebord 12 d'une bouteille à examiner. Le champ du capteur électronique d'images 10 est de surface sensiblement rectangulaire tandis que l'image d'une scène sélectionnée 14, dans laquelle la surface de dessus du rebord est située, est carrée. Pour améliorer le détail de la surface d'étanchéité, la surface d'étanchéité est découpée, de façon arbitraire, en une pluralité de segments annulaires (ici, quatre - 12A, 12B, 12C, 12D). Les quatre segments peuvent être présentés avec un agrandissement maximal à l'intérieur du champ du capteur d'images en présentant les quatre segments, comme le montre la figure 1, la largeur de chaque champ secondaire étant égale à un quart de la dimension du champ dans la direction A-A' et la longueur de chaque champ secondaire étant égale à la dimension du champ d'image dans la direction transversale. Le rapport de la largeur sur la longueur d'un de ces champs secondaires peut être désigné en tant que rapport d'aspect de champ secondaire. La figure 2 représente la manière avec laquelle une scène secondaire ou champ 14, ayant ce rapport d'aspect, peut complètement englober un des quatre segments de rebord 12A, 12B, 12C, 12D, o le rebord a un diamètre juste au-dessus de 50,8 mm (2") jusqu'à 76,2 mm (3"). Le centre du champ est indiqué dans les champs. Une platine d'objectifs 20, d'un objectif fixé à l'appareil de prise de vue en deux dimensions, supporte quatre systèmes d'objectif 22 qui prennent des images des quatre scènes secondaires dans les quatre champs secondaires. Les numéros (canaux) 1, 2, 3 et 4 sont utilisés dans les dessins pour corréler les scènes secondaires, les champs secondaires et les systèmes d'objectif. Chaque système d'objectif 22 (figure 4) comprend un prisme de Dove 24 pour régler l'orientation de l'image sur 360 degrés et un ensemble d'objectif, qui, dans le mode de réalisation préféré, est un doublet. Tandis qu'un doublet 26 est préféré, on peut également utiliser un objectif à un seul élément 26A ou un objectif à trois éléments 26B. De manière facultative, une plaque d'arrêt de champ 28 ayant un trou 30 ayant la même forme que celle du champ associé, pour chaque système d'objectif, peut être située entre le prisme de Dove et le plan objet pour limiter et définir le champ de vision. Si nécessaire, un premier miroir de surface 29, ou autre surface réfléchissante plane, peut être associé à l'un quelconque ou à chaque système d'objectif pour la visée. Le nombre de systèmes d'objectif utilisés avec un capteur de taille donnée est limité par deux considérations: le nombre d'images souhaitées sur un capteur unique et le diamètre de l'objectif, déterminé par la longueur focale, le nombre f, et la couverture de champ requise ou angle de champ, qui peut ne pas être tellement grande que les objectifs occupent le même espace (voir figure 3 pour les positions relatives des systèmes d'objectif). Les axes optiques des doublets sont parallèles mais sont déplacés à partir de l'axe perpendiculaire au plan d'image du récepteur (capteur) et par l'intermédiaire de son centre. Chaque prisme de Dove est basculé autour de la position d'arrêt effective de son système optique le long du rayon principal reliant le centre de ce segment du récepteur (champ d'image), sur quoi le champ objet est enregistré sur le centre du champ objet. C'est-à-dire, de sorte que le centre du champ objet (ou image) du système optique individuel puisse être tourné sans déplacement en faisant tourner le prisme de Dove. La vitesse de rotation du champ d'image est égale à deux fois la vitesse de rotation du prisme. Des miroirs peuvent être utilisés pour dévier la ligne de visée de chaque canal de 90 degrés, plus ou moins 45 degrés. Des images tournées, provoquées par les miroirs, peuvent être restaurées par la rotation des prismes de Dove. Des systèmes d'objectifs multiples ont été utilisés pendant de nombreuses années dans l'industrie des photos scolaires. Dans cette application, des portraits photographiques sont réalisés en différentes tailles sur une seule feuille de papier d'épreuve photographique en utilisant un seul film négatif. Cela est accompli en utilisant deux objectifs ou plus (de longueurs focales identiques ou différentes), déplacés à partir d'un axe perpendiculaire au centre du négatif, pour former une image du portrait à partir du négatif sur le papier. Cela crée plusieurs images à partir d'un seul objet. Aucun prisme ni miroir ne sont utilisés. Dans le mode de réalisation préféré, quatre systèmes optiques sont utilisés pour prendre en image quatre quadrants d'un champ objet contigu (rebord de bouteille en verre). Chaque système est constitué par un doublet de verre collé de f/12,5 de 50 mm de longueur focale et par un prisme de Dove de 15,73 x 3,72 x 3,72 mm. Là o les champs sont à des distances différentes du capteur, des objectifs de longueurs focales différentes peuvent être utilisés dans chaque canal pour réaliser différents agrandissements d'objet. Les quatre doublets sont positionnés sur un plan, 53,44 mm en avant du récepteur, de sorte que le récepteur soit au niveau de leur plan commun de meilleure mise au point d'image. Les axes optiques des quatre doublets sont déplacés, de façon latérale, à partir de l'axe perpendiculaire au plan d'image du récepteur (capteur) et à travers son centre. Chaque objectif est positionné de façon que le "centre de champ" soit pris en image dans la partie souhaitée du capteur. Pour reconstruire la géométrie de ce positionnement, on note d'abord que le rapport d'aspect du capteur est de 3:4. Le capteur est divisé en quatre champs d'image, chacun ayant un rapport d'aspect de 3:1. Le champ objet a également un rapport d'aspect de 3:1. Le rapport de la distance de l'objet sur la distance d'image, ou grandissement du système, est égal à 9,5:1, et ce rapport détermine le rapport entre le déplacement de l'axe optique de chaque objectif par rapport au centre du champ et au centre de segment d'image. Le rayon principal doit décrire une ligne droite à partir du centre du champ objet par l'intermédiaire des points nodaux de l'objectif jusqu'au centre du champ d'image divisé. Il doit apparaitre comme allant à travers le prisme de Dove sans être dévié, c'est pourquoi le prisme est basculé autour de la position d'arrêt effective. Pour assurer que le rayon principal passe à travers le prisme de Dove sans être dévié, chaque prisme est basculé autour de la position d'arrêt effective du système, déterminée par l'endroit o le rayon principal du faisceau traverse l'axe optique de l'objectif, près, mais pas nécessairement au niveau de la surface avant du prisme, et pas nécessairement au niveau du sommet de l'objectif. La formule de l'objectif est la suivante EF 50,00 F/NO. F/12,50 1/MAG. 9,500X SURFACE RAYON EPAISSEU VERRE ND R VD 1 (DOVE DEDANS) PLAN 17,907 1,517-64,2 2 (DOVE DEHORS) PLAN 3,000 3 (OBJECTIF DEDANS) 20,4320 0,800 1,617-36,6 4 (INTERMEDIAIRE 9,65052 1,400 1,517-64,2 D'OBJECTIF) (OBJECTIF DEHORS) PLAN L'image arrivant sur le capteur d'images peut être évaluée de manière visuelle ou automatique en utilisant un ordinateur comme dans le mode de réalisation préféré, o des bouteilles sont à examiner. Un tel ordinateur peut être relié à un mécanisme de rejet pour retirer une bouteille qui a échoué à l'examen (un jet d'air peut souffler la bouteille hors du transporteur, la transportant à l'écart de la machine qui l'a fabriquée). En introduisant un premier miroir de surface avant chaque prisme de Dove, le champ de vision peut être dévié. Le système ne prend plus en image quatre quadrants d'un plan objet contigu, mais quatre scènes différentes dans l'espace. Chaque miroir peut être pivoté de plus ou moins 22,5 degrés par rapport au rayon principal du système, résultant en une variation de visée de plus ou moins 45 degrés. Chaque miroir peut également être tourné de 360 degrés autour du rayon principal pour donner la souplesse de visée. L'orientation de l'objet peut ensuite être ajustée en faisant tourner le prisme de Dove. Chaque objectif sera refocalisé si la distance d'objet est modifiée. L'invention présente les avantages suivants. 1. Elle est de structure relativement simple et, par conséquent, peu coûteuse. 2. Les champs objets peuvent être des segments d'un champ plus grand ou un ensemble de plusieurs champs différents. Par exemple, le champ peut être constitué de plusieurs parties d'un objet circulaire (le mode de réalisation préféré) ou le champ peut être constitué de plusieurs endroits à l'intérieur d'une pièce, tels que des vitres de guichet de banque, des tables de jeux de casino, ou des vitrines et des rayons d'étalage dans un grand magasin. 3. En utilisant le présent système à quatre objectifs, des parties spécifiques d'un objet (le rebord de bouteille) dans quatre quadrants d'un plan peuvent maintenant être agencées d'une façon emboîtée et peuvent ainsi être examinées en même temps sur un seul écran de télévision avec un agrandissement plus grand d'un tiers que ce qui était précédemment possible en utilisant un système d'objectif unique. Cela améliore l'aptitude à l'examen. 4. Utilisées avec des miroirs, deux zones ou plus peuvent être suivies avec un seul appareil de prise de vues et un seul écran de télévision, économisant ainsi la dépense de capteurs, d'appareils de prise de vues et d'écrans supplémentaires. 5. Des objectifs de longueurs focales différentes peuvent être utilisés dans différents canaux, donnant ainsi une souplesse dans l'agrandissement de la scène à partir d'un seul emplacement d'appareil de prise de vues. REVENDICATIONS 1. Système de surveillance à images multiples caractérisé en ce qu'il comprend un appareil de prise de vues à deux dimensions ayant un capteur électronique (10) définissant un champ de capteur (14), et des moyens pour prendre en image un nombre sélectionné de différentes scènes sur un nombre correspondant de différentes parties dudit champ de capteur (14) incluant un nombre correspondant de systèmes d'objectif (22), comportant chacun un prisme de Dove (24) pour visualiser une desdites scènes, et des moyens d'objectif (26) pour prendre en image la lumière reçue à partir dudit prisme de Dove (24) sur une desdites parties dudit champ de capteur (14). 2. Système de surveillance à images multiples selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe d'au moins un desdits prismes de Dove (24) est basculé par rapport à l'axe optique des moyens d'objectif (26) recevant la lumière en provenance du prisme de Dove (24) basculé. 3. Système de surveillance à images multiples selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'axe de chacun desdits prismes de Dove (24) est basculé par rapport à l'axe optique des moyens d'objectif (26) recevant la lumière en provenance dudit prisme de Dove (24). 4. Système de surveillance à images multiples selon la revendication 3, caractérisé en ce que les axes desdits moyens d'objectif (26) sont parallèles et perpendiculaires audit champ de capteur (14). 5. Système de surveillance à images multiples selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacun desdits moyens d'objectif (26) comprend un doublet. 6. Système de surveillance à images multiples selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacun desdits moyens d'objectif (26) comprend un objectif à un seul élément (26A). 7. Système de surveillance à images multiples selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacun desdits moyens d'objectif (26) comprend un objectif à trois éléments (26B). 8. Système de surveillance à images multiples selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites différentes scènes comprennent des segments différents (12A, 12B, 12C, 12D) de la surface d'étanchéité annulaire d'un rebord de bouteille (12). 9. Système de surveillance à images multiples selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdites différentes parties dudit champ de capteur (14) remplissent ledit champ de capteur (14). 10. Système de surveillance à images multiples selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il y a quatre parties dudit champ de capteur (14) formées de façon identique. 11. Système de surveillance à images multiples selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdites quatre parties formées de façon identique dudit champ de capteur (14) sont parallèles. 12. Système de surveillance à images multiples selon la revendication 5, caractérisé en ce que la longueur focale de tous les doublets (26) est la même. 13. Système de surveillance à images multiples selon la revendication 12, caractérisé en ce que chacun desdits prismes de Dove (24) et desdits doublets (26) sont construits selon les paramètres suivants: SURFACE RAYON EPAISSEUR VERRE ND V_ 1 PLAN 17,907 1,517 64,2 2 PLAN 3,000 3 20,4320 0,800 1,617 36,6 4 9,65052 1,400 1,517 64,2 PLAN 14. Système de surveillance à images multiples selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend de plus une plaque d'arrêt de champ (28), intermédiaire entre lesdits doublets (26) et lesdites scènes, comprenant un trou (30) pour chaque doublet (26) pour limiter et pour définir le champ de vision desdits doublets (26). 15. Système de surveillance à images multiples selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un miroir de visée (29) situé entre au moins un desdits prismes de Dove (24) et la scène observée par ledit prisme de Dove (24) pour rediriger l'image de la scène vers ledit prisme de Dove (24).