Brevet FR2743144A1 — publié le 19970704

Procédé de détermination d'une énergie lumineuse mesurée par un capteur. La présente invention concerne un procédé de détermination d'une énergie lumineuse mesurée par un capteur. Comme capteur photosensible, on peut par exemple considérer une cellule d'une barrette a transfert de charges, CCD, du scanner d'un télécopieur. La barrette CCD comporte une pluralité de cellules photosensibles effectuant chacune la mesure de l'énergie lumineuse réfléchie par un élément d'image, ou pixel, particulier d'une ligne éclairée d'un document et analysée par cette barrette pour détecter des points noirs ou blancs ou des niveaux de gris. Pour effectuer une restitution correcte des pixels, la sensibilité des cellules en fonction de l'énergie lumineuse reçue doit être parfaitement connue. Pour cela, jusqu'à maintenant, les fabricants des CCD ont spécifié cette sensibilité, c'esta-dire un paramètre déterminant leur fonction de réponse, avec des tolérances très étroites. II fallait donc une technologie de fabrication très bien maîtrisée, sinon, si la production s'étendait sur une plage de sensibilité trop large, il fallait trier individuellement les CCD afin de les regrouper en familles ayant des sensibilités différentes mais parfaitement spécifiées. Les courbes C1-C3 de la figure 2 annexée représentant les réponses de trois capteurs photosensibles et illustrent les dispersions de sensibilité que l'on rencontre. Le télécopieur comportait une table représentant une loi de correction spécifique à la valeur particulière du paramètre pour ainsi prendre en compte cette valeur particulière afin de transformer inversement la réponse du capteur en un signal indépendant de cette valeur particulière. Le coût des CCD se trouvait ainsi accru par ces exigences de tolérance restreinte. La présente invention vise å permettre l'utilisation, dans tout appareii, de capteurs photosensibles à plage accrue de tolérance de sensibilité, tout en conservant, sinon améliorant, la précision de la mesure exploitée. A cet effet, I'invention concerne un procédé de détermination d'une énergie lumineuse, dans lequel on soumet un capteur, à au moins un élément photosensible, å ladite énergie lumineuse pour la transformer en une tension selon une fonction dépendant d'un paramètre du capteur, puis, par prise en compte du paramètre, on procède inversement à la transformation de la tension en un signal représentant l'énergie lumineuse indépendamment de la valeur du paramètre, procédé caractérisé par le fait que, à la mise sous tension du capteur, on détermine le paramètre par deux mesures en deux points respectifs de la courbe de réponse représentant la fonction. On réalise ainsi de façon très simple, en aval du capteur, une opération de calibrage permettant de s'affranchir des dispersions de sensibilité de celuici, c'est-å-dire de disposer d'un signal de mesure variant de façon prédéterminée en fonction de l'énergie lumineuse, par exemple linéairement selon une pente déterminée. On peut alors utiliser des capteurs présentant des sensibilités susceptibles de varier dans une plage étendue, c'est-à-dire des capteurs à coût réduit. En outre, la précision du résultat de la mesure corrigée est améliorée puisqu'intervient une mesure effective de la sensibilité, et non une simple estimation dans une plage restreinte. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante du mode de mise en oeuvre préféré du procédé de l'invention, en référence aux figures du dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est un schéma par blocs d'un scanner mettant en oeuvre le procédé de l'invention, et - la figure 2 illustre une famille de lois de sensibilité énergétique de divers capteurs photo-sensibles. Le scanner de la figure 1 comporte, dans l'ordre de propagation des signaux de mesure, une barrette CCD 1 de N = 1728 capteurs photosensibles ponctuels li (i = rang du capteur, de 1 à N), un convertisseur analogique/numérique 2, un soustracteur 3, un diviseur 5, une mémoire vive 7 et un comparateur numérique 8 relié aussi, ici par son entrée négative, à la sortie d'un registre 9 foumissant une valeur S de seuil de gris. Le soustracteur 3 est relié, par son entrée négative, à une mémoire 4 contenant une table de valeurs Bi de signaux de bruit de fond du capteur CCD 1, tandis que l'entrée de dénominateur du diviseur 5 est commandée par une mémoire 6 contenant une table de coefficients Ai de sensibilité. Pour effectuer une correction de sensibilité des capteurs 1j, un circuit 21 commande le CCD 1 et un circuit de calcul 22, qui est alimenté par la sortie du diviseur 5 et commande le chargement de la table de loi de correction de la mémoire 7. Une base de temps 10 synchronise la lecture des divers capteurs li (avance du CCD 1 et du CAN 2) et l'adressage des valeurs Bi et Ai correspondantes dans les mémoires 4 et 6, ainsi que le fonctionnement des circuits 21 et 22. La figure 2 représente une famille, limitée par souci de clarté à trois courbes Ci (i = 1 à 3), de réponses énergétiques des capteurs 11 à 13. D'une façon générale, la réponse d'un capteur li peut s'écrire sous la forme V;=AiEI+B, avec: Vj: tension de mesure de l'éclairement Aj: coefficient de sensibilité Ej: énergie lumineuse reçue et transformée en charges électriques y: coefficient, susceptible de varier d'un capteur à l'autre, par exemple de 0,8 à1 Bj: bruit résiduel de fond, ou décalage. Ainsi, sur la figure 2, la courbe de chacun des capteurs du CCD 1 présente un décalage initial B1, B2, B3 particulier ainsi qu'une pente plus ou moins raide selon le coefficient Ai et évoluant de façon spécifique en fonction du paramètre Yj. On peut ici considérer que les courbes C1, C2 et C3 ont des paramètres y respectifs valant environ 0,8, 0,9 et 1. On comprendra que, dans la pratique, le problème de dispersion des CCD se pose surtout d'un scanner à l'autre et non à l'intérieur d'un même CCD; I'exposé relatif à la figure 2 n'a de ce fait qu'un but didactique. Le procédé de l'invention va maintenant être expliqué. Lors de la première mise sous tension du télécopieur comportant le scanner représenté, il est procédé, dans une phase préalable, pour chaque capteur ponctuel li, à une détermination du coefficient yi déterminant l'allure exacte de la courbe de réponse Cj. Pour cela, le circuit 21 de commande déclenche une série de deux mesures pour chaque capteur li. On s'intéressera uniquement au capteur de rang i = 1. Le procédé consiste, dans cette phase préalable, à soumettre le capteur li à l'énergie lumineuse que l'on veut mesurer, pour la transformer en la tension Vi selon la fonction EiY dépendant du paramètre y du capteur, puis, par prise en compte du paramètre y, on procède inversement à la transformation de la tension Vi en un signal EiP représentant l'énergie lumineuse indépendamment de la valeur du paramètre y. La détermination du paramètre y intervient à la mise sous tension du capteur li, Cest-àdire avant exploitation, par deux mesures en deux points respectifs de la courbe de réponse représentant la fonction Vi. y0 est une valeur prédéterminée du paramètre y permettant de choisir la forme de la courbe de réponse corrigée. Une valeur y0 = 1 correspond à une réponse corrigée Vi variant linéairement avec l'énergie de l'éclairement (voir courbe C0). II est également possible de, par exemple, réduire, selon une loi prédéterminée, le contraste de l'image restituée en choisissant une valeur yn Dans cet exemple, on utilise l'énergie lumineuse réfléchie par un rouleau blanc d'entraînement de documents à analyser, rouleau éclairé par une rampe selon une génératrice parallèle à la rangée de capteurs 1 i et dont l'image est ainsi détectée. Un tel fond blanc, ou gris, permet de réfléchir un flux lumineux suffisant pour les mesures préalables. Un capteur de CCD foumit, de façon générale, une réponse Vi fonction de l'énergie Ei reçue, c'est-à-dire du produit du flux lumineux (Lux) par sa durée de détection. Dans cet exemple, par commodité, on règle la valeur des deux énergies lumineuses par réglage des durées de mesure du capteur 11, ici ta = 5 ms et tb = 10 ms, respectivement, le flux lumineux restant constant. Dans d'autres exemples, il pourrait être plus approprié d'agir sur l'intensité du flux lumineux. Les valeurs Aj et Bj ayant été préalablement déterminées et mémorisées, les circuits 3 et 5 les éliminent de la réponse Vi, pour fournir successivement les deux valeurs de mesure Ear et Ehr, ou réponses intrinsèques. Le circuit de calcul 22 calcule alors les rapports entre les deux valeurs (Ebr)/(Ear) et tblta puis calcule le rapport des logarithmes des deux rapports ci-dessus pour en déterminer: Ln(Eb' I Ea7) Ln(th/ta) On remarque que, pour cette phase préalable, ici effectuée à chaque mise sous tension du télécopieur afin de corriger les dérives éventuelles du CCD 1, I'élimination du coefficient Aj dans le circuit 5 est inutile et que le circuit de calcul 22 aurait pu être alimenté par le soustracteur 3. On remarquera de même que l'influence du décalage Bj est relativement faible, dès lors que les mesures s'effectuent avec une dynamique suffisante, et que l'élimination de Bj n'est qu'une option améliorant la précision de la détermination de y. Une troisième mesure du pixel lu par le capteur 1 permettrait aussi de s'affranchir de Bj par détermination de la courbe C1. Sinon, la valeur de Bj peut être directement déterminée par mesure d'un point noir ou mesure de courant d'obscurité. La valeur de yl étant ainsi déterminée et donc la courbe C1 étant connue, le circuit de calcul 22 détermine une loi de correction par rapport à une loi de consigne, par exemple une droite Er avec 70 = 1 (courbe CO), ce qui correspond à une loi de correction en exponentielle à exposant 1/y. Pour le capteur 1 j, la correction en fonction de Ei (flèche F1), et donc la loi de correction de la mesure, peut être déterminée à partir de la figure 2 par calcul de l'écart entre la courbe C0 de consigne et la courbe C'1, correspondant à la courbe C1 après élimination de l'influence de B1 et A1. Dans cet exemple, pour éviter de calculer ultérieurement la correction à appliquer à chaque mesure, la loi de correction est traduite sous la forme d'une table de correction contenant un nombre suffisant de valeurs, qui est mémorisée, sous la commande du circuit 22, dans la mémoire 7. La table de la mémoire 7 est unique pour le capteur 11 puisque la loi qu'elle représente est fonction de la sensibilité réelle intrinsèque mesurée Ejr et qu'il est ainsi inutile de prévoir plusieurs tables de correction, pour diverses familles de capteurs à sensibilités (y) différentes et pour diverses valeurs de Ai et Bj. On corrige ainsi les valeurs mesurées ultérieurement par le capteur 11, en exploitation, par exemple par addition d'une valeur (F1) ou multiplication par un coefficient représentant le rapport des ordonnées des courbes, C0/C'1. Les réponses des divers capteurs 1i du CCD 1, corrigées par des tables 7 particulières et ainsi calibrées en sensibilité, sont comparées au seuil de gris du circuit 9. En pratique, une table 7 unique commune à tous les capteurs li suffit pour un CCD à capteurs li homogènes. Le signal en sortie du comparateur 8, de décision "noir" ou "blanc", est ainsi établi indépendamment des dispersions de sensibilité des divers capteurs li, ou des divers CCD 1 d'un télécopieur à l'autre. Dans le cas de mesures de niveaux de gris, les circuits 8 et 9, de quantification, seraient inutiles. On remarquera que, dans cet exemple, on aurait pu tout aussi bien effectuer la correction du signal de sortie du comparateur 8 en agissant sur la valeur du seuil S, c'est-å-dire avec une table de correction (7) qui soit alors en série entre un registre (9) de valeurs de seuil de référence et le comparateur 8, qui recevrait alors les réponses ultérieures, non corrigées, des capteurs 1i. La loi de correction devrait alors avoir, sur le seuil, un effet inverse de celui appliqué à la réponse du capteur dans l'exemple cidessus. REVENDICATIONS 1. Procédé de détermination d'une énergie lumineuse, dans lequel on soumet un capteur (1), à au moins un élément photosensible, à ladite énergie lumineuse pour la transformer en une tension (Vi = EY) selon une fonction dépendant d'un paramètre (y) du capteur, puis, par prise en compte du paramètre (y), on procède inversement à la transformation de la tension (Ey) en un signal (EYO) représentant l'énergie lumineuse indépendamment de la valeur du paramètre (y), procédé caractérisé par le fait que, à la mise sous tension du capteur, on détermine le paramètre (y) par deux mesures en deux points respectifs de la courbe de réponse représentant la fonction (EY). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on détermine le paramètre (y) à la première mise sous tension du capteur. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel on soumet le capteur à l'énergie d'une scène et on effectue les deux mesures sur deux durées différentes (ta, tb). 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel, la fonction étant exponentielle (EY), on détermine le paramètre (y) par division du logarithme du rapport des deux réponses de mesure (Ln(EbrlEa')) par le logarithme du rapport des deux durées correspondantes (Ln (tb/ta)).