Brevet FR2830128A1 — publié le 20030328

L'invention concerne un capteur photoélectrique avec des éléments de capture de pixels disposés sensiblement en cercles concentriques pour un dispositif d'images panoramiques, permettant par exemple de visualiser un environnement sur 360 , du type appareil photo numérique ou caméra vidéo. Une image panoramique est une image en deux dimensions qui permet de visualiser l'environnement d'un point précis avec un effet en trois dimensions. Ce genre d'image est très utile pour visualiser un paysage d'un point particulier, ou pour visualiser l'espace intérieur complet d'une pièce. Par exemple, lorsque l'image est acquise à l'aide d'une caméra vidéo, le dispositif peut permettre également de réaliser des vidéos surveillances. Un dispositif d'acquisition d'images panoramiques comprend soit des moyens réfractifs soit des moyen réflecteurs et leur système de reprise formant ladite image vers le capteur photoélectrique. Cette image en deux dimensions est en général en forme de disque et est traitée par l'intermédiaire d'un logiciel de visualisation puis déployée, le cas échéant en association avec une autre image, sous la forme d'une image panoramique. En ce qui concerne les dispositifs d'acquisition d'image panoramique avec des moyens réfractifs, la demande EP-A-0971540 illustre un exemple d'un tel dispositif avec une lentille fish-eye . L'art antérieur connaît aussi des dispositifs d'acquisition d'image panoramique avec des moyens réflecteurs et notamment de la demande WO-FROO-026006 où un tel dispositif comporte comme moyens réflecteurs un miroir conique, concave et de la demande WO-A-99/30197 où le miroir est de forme parabolique. L'image formée par le système de reprise sous forme de disque est ensuite transformée à l'aide d'un capteur CCD connu en soi de type rectangulaire ou carré avec des lignes parallèles d'éléments de capture de pixels. Comme capteur photoélectrique, on emploie fréquemment mais pas uniquement des capteurs CCD ou CMOS. Le document EP-A-1089342 décrit un capteur CCD avec des éléments de capture de pixels disposés sur des séries de cercles concentriques. Le but de ce document est d'obtenir pour le dispositif d'acquisition d'images une fonction semblable à celui de l'oeil humain, la résolution étant augmentée dans la partie centrale du capteur. Ce document ne concerne pas la prise d'images panoramiques. Un exemple de caméra vidéo avec un capteur du type CMOS est connu du document WO-A-0122494. Ce document ne concerne pas non plus la prise d'images panoramiques. L'inconvénient majeur de l'utilisation de tels capteurs réside dans le fait que celui-ci n'est pas approprié à la transformation pour l'obtention d'une image panoramique, ce qui se traduit par un long traitement par le logiciel de visualisation pour corriger les aberrations optiques et à une qualité médiocre de l'image panoramique obtenue. Le problème à la base de la présente invention est de pallier cet inconvénient majeur. Pour se faire, la présente invention concerne un capteur photoélectrique avec des éléments de capture de pixels disposés sensiblement en cercles concentriques pour un dispositif d'acquisition d'images panoramiques, permettant par exemple de visualiser un environnement sur 360 , du type appareil photo numérique ou caméra vidéo, ce dispositif d'acquisition d'images panoramiques comprenant soit des moyens réfractifs soit des moyens réflecteurs et leur système de reprise formant ladite image sur ledit capteur photoélectrique caractérisé en ce que le nombre des cercles concentriques dans une partie du capteur et/ou la densité des éléments de capture de pixels disposés sur au moins un des cercles varie selon la forme des moyens réfractifs ou des moyens réflecteurs. La présente invention concerne aussi un dispositif d'acquisition d'images panoramiques, permettant de visualiser par exemple un environnement sur 360 , du type appareil photo numérique ou caméra vidéo muni d'un tel capteur photoélectrique. Grâce au dispositif selon l'invention, le capteur photoélectrique présente des éléments de capture de pixels appropriés à la forme du moyen réflecteur ou miroir, ce qui entraînera un traitement facilité pour la transformation de l'image par le logiciel de visualisation. On réduit ainsi les capacités nécessaires de microprocesseur. Avantageusement le capteur photoélectrique peut présenter en son centre correspondant à la partie centrale du moyen réflecteur ou miroir qui ne renvoie pas d'images des surfaces libres de tout élément de capture de pixels. Ainsi, un tel capteur avec ses éléments de capture de pixels disposés sensiblement en cercles concentriques peut présenter des surfaces libres sur ses bords et en son centre correspondant à la partie centrale du moyen réflecteur ou miroir qui ne renvoie pas d'images, ces surfaces libres pouvant intégrer d'autres composants tels que des registres de série, des mémoires, des amplificateurs, des éléments de contrôle et de synchronisation ou d'autres éléments électroniques dépendant de chaque élément de capture de pixels, comme des transistors, des condensateurs, des diodes, l'adressage des pixels pour correction d'erreur ou des mémoires associés à chaque élément de capture de pixels. Le fait que les bords du capteur soient libres de tout élément de capture de pixels peut diminuer de manière sensible les définitions de l'extérieur du capteur ce qui diminue aussi les contraintes de fabrication. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description, faite ci-après à titre purement explicatif, de plusieurs modes de réalisation de l'invention en référence aux figures annexés : - la figure 1 illustre un schéma simplifié d'un dispositif d'acquisition d'images avec un miroir parabolique ou semi-circulaire, - la figure 2 illustre un schéma simplifié d'un dispositif d'acquisition d'images avec un miroir conique, concave, - la figure 3 illustre un exemple de dispositif de moyens réfractifs type fish- eye , - la figure 4 illustre une vue de dessus agrandie d'un capteur selon l'invention, adapté pour un dispositif d'acquisition d'images avec un miroir parabolique ou semi-circulaire, - la figure 5 illustre une vue de dessus agrandie d'un capteur selon l'invention, adapté pour un dispositif d'acquisition d'images avec un miroir conique, concave. - la figure 6 illustre une vue de dessus agrandie d'une partie d'un capteur CCD où des éléments du capteur sont représentés schématiquement selon un autre mode de réalisation d'un capteur selon l'invention. La figure 1 illustre un dispositif d'acquisitions d'images panoramiques comportant un moyen réflecteur primaire sous forme de miroir (2) muni d'une surface primaire extérieure réfléchissante parabolique ou semi-circulaire. Ce miroir (2) est positionné dans l'axe optique du système de reprise (4') formant l'image pour le dispositif d'acquisition d'images (4). La figure 2 illustre un dispositif d'acquisitions d'images panoramiques comportant un moyen réflecteur primaire sous forme de miroir (3) muni d'une surface primaire extérieure réfléchissante conique, concave. Comme à la figure 1, ce miroir (3) est positionné dans l'axe optique du système de reprise (4') formant l'image pour le dispositif d'acquisition d'images (4). La figure 3 illustre le principe d'un dispositif fish eye pouvant servir pour un dispositif d'acquisitions d'images panoramiques. Le but d'un tel système optique est d'obtenir un objectif très grand angle. Dans l'exemple de la figure 3, une lentille collectrice (5) collecte tous les faisceaux sur un jeu de lentilles (6) concentrant l'image sur le dispositif de capture. La figure 4 illustre une vue de dessus agrandie d'un capteur selon l'invention, adapté pour un dispositif d'acquisition d'images avec un miroir parabolique ou semi-circulaire (2), comme décrit à la figure 1. Comme on peut le voir, les cercles concentriques (7) sont plus resserrés dans la partie centrale du capteur et la densité des éléments (10) de capture de pixels est plus dense sur ces cercles que sur les cercles extérieurs (8). La figure 5 illustre une vue de dessus agrandie d'un capteur selon l'invention, adapté pour un dispositif d'acquisition d'images avec un miroir conique, concave comme décrit à la figure 2. En sa partie circulaire centrale (9) correspondant au sommet (3') du cône du miroir (3), le capteur est libre de tout élément (10) de capture de pixels, les cercles concentriques (11) adjacents à cette partie circulaire centrale (9) sont plus resserrés et la densité des éléments (10) de capture de pixels est plus dense sur ces cercles que sur les cercles extérieurs (8). Il est à noter que d'autres formes de miroir peuvent être utilisées, comme par exemple un miroir de forme triangulaire avec un sommet dirigé vers la partie centrale des moyens de reprise, ce sommet pouvant être tronqué jusqu'à obtenir un miroir sous forme de trapèze. Il sera intéressant aussi d'adapter le nombre des cercles concentriques (7,8, l l) dans une partie du capteur ou la densité des éléments (10) de capture de pixels disposés sur au moins un des cercles varie selon l'angle de vision renvoyé par la forme utilisée des moyens réfractifs (5,6) ou des moyens réflecteurs (2,3), le nombre de ces cercles et/ou la densité des éléments (10) de capture de pixels augmentant avec cet angle de vision. A la figure 6 sur une partie en arc de cercle du capteur sont représentés schématiquement les canaux de collection (12) et leur disposition selon un mode de réalisation d'un capteur selon l'invention. Il est connu pour un capteur CCD de prévoir de tels canaux de collection (12), soit en surface soit intégrés dans le capteur CCD, pour collecter les électrons vers les registres de série. Ces canaux de collection (12) sont en général parallèles et un élément de capture de pixel comporte en général au moins deux portes reliés par deux canaux. Conformément au mode de réalisation décrit figure 6, à des endroits spécifiques du capteur (zones A et B), les canaux de collection (12) ne sont plus parallèles mais légèrement dirigés l'un vers l'autre. Il y a plusieurs registres de série, non représentés, associés au moins d'une part aux cercles intérieurs (zone A) et d'autre part aux cercles extérieurs (zone C), les registres de série associés aux cercles intérieurs (zone A) étant placés au centre (13) du capteur libre de tout élément (10) de capture de pixels et les registres de série associés aux cercles extérieurs (zone C) étant placés sur le bord (14) du capteur. Il est à noter que la surface extérieure du capteur n'est pas forcément circulaire mais peut être rectangulaire ou carrée. Dans ces deux derniers cas, pour une même quantité de cercles concentriques, la taille du capteur est plus grande que pour un capteur circulaire tandis que la place pour loger les registres de série extérieurs sur les bords du capteur est plus grande. La forme des éléments (10) de capture de pixels peut être aussi quelconque. Dans le cas d'élément de capture de pixels rectangulaires (10'), ces élément de capture de pixel sont dans des orientations différentes selon qu'ils sont placés sur les cercles intérieurs (zone A), préférentiellement positionnés avec leur grand axe dirigé radialement pour ceux-ci, ou sur les cercles extérieurs (zone C), préférentiellement positionnés avec leur grand axe disposé tangentiellement par rapport à ces cercles extérieurs (zone C). L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits ci-dessus. On pourrait remplacer par exemple les cercles concentriques d'éléments de capture de pixel par d'autres formes de révolution comme des formes elliptiques ou autres. On pourrait aussi utiliser d'autres types de capteurs photoélectriques que des capteurs CCD ou CMOS. Revendications : 1. Capteur photoélectrique avec des éléments (10) de capture de pixels disposés en cercles concentriques (7,8, 11) pour un dispositif d'acquisition d'images panoramiques, permettant par exemple de visualiser un environnement sur 360 , du type appareil photo numérique ou caméra vidéo, ce dispositif d'acquisition d'images panoramiques comprenant soit des moyens réfractifs (5,6) soit des moyens réflecteurs (2, 3) et leur système de reprise formant ladite image sur ledit capteur photoélectrique caractérisé en ce que le nombre des cercles concentriques (7,8, l l) dans une partie du capteur et/ou la densité des éléments (10) de capture de pixels disposés sur au moins un des cercles varie selon la forme des moyens réfractifs (5,6) ou des moyens réflecteurs (2,3). 2. Capteur photoélectrique selon la revendication 1 où le dispositif d'acquisition d'images panoramiques comprend des moyens réflecteurs sous forme d'un miroir conique, concave (3) caractérisé en ce qu'en sa partie circulaire centrale (9) correspondant au sommet du cône du miroir (3), le capteur est libre de tout élément (10) de capture de pixels et en ce que le nombre des cercles concentriques (7, l l) et/ou la densité des éléments (10) de capture de pixels disposés sur ces cercles diminue de la partie du capteur entourant la partie circulaire centrale (9) correspondant au sommet du cône du miroir à la partie périphérique du capteur. 3. Capteur photoélectrique selon la revendication 1 où le dispositif d'acquisition d'images panoramiques comprend des moyens réflecteurs sous forme d'un miroir parabolique ou semi-circulaire (2) caractérisé en ce que en ce que le nombre des cercles concentriques (8, l l) et/ou la densité des éléments (10) de capture de pixels disposés sur ces cercles diminue de la partie centrale à la partie périphérique du capteur. 4. Capteur photoélectrique selon la revendication 1, où le dispositif d'acquisition d'images panoramiques comprend des moyens réfractifs (5,6), caractérisé en ce que le nombre des cercles concentriques (7,8, 11) dans une partie du capteur ou la densité des éléments de capture de pixels disposés sur ces cercles augmente de la partie centrale à la partie périphérique du capteur. 5. Capteur photoélectrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, où ce capteur photoélectrique est un capteur CCD et où chaque élément (10) de capture de pixel comprend au moins deux portes reliées par des canaux de collection (12) en couple permettant de collecter les électrons vers les registres de série, caractérisé en ce que : - à des endroits spécifiques du capteur, les canaux de collection (12) ne sont plus parallèles mais légèrement dirigés l'un vers l'autre, il y a plusieurs registres de série associés d'une part aux cercles intérieurs (11) et d'autre part aux cercles extérieurs (8), 6. Capteur CCD selon les revendications 2 et 5 caractérisé en ce que des éléments électroniques comme les registres de série associés aux cercles intérieurs (11) sont placés au centre (9) du capteur libre de tout élément (10) de capture de pixels et en ce que des éléments électroniques comme les registres de série associés aux cercles extérieurs (8) sont placés au bord (14) du capteur. 7. Capteur CCD selon la revendication 5 ou la revendication 6 avec des éléments de capture de pixels rectangulaires (10') caractérisé en ce que, pour les cercles intérieurs (11), ces éléments de capture de pixels rectangulaires (10') sont positionnés avec leur grand axe dirigé radialement et que, pour les cercles extérieurs (8), ces éléments de capture de pixels rectangulaires (10') sont positionnés avec leur grand axe disposé tangentiellement par rapport à ces cercles (8). 8. Dispositif d'acquisition d'images panoramiques pouvant permettre par exemple de visualiser un environnement sur 360 du type appareil photo numérique ou caméra vidéo muni d'un capteur photoélectrique selon l'une quelconque des revendications précédentes.