Brevet FR2894058A1 — publié le 20070601

Dispositif d'imagerie à résolution améliorée L'invention concerne un dispositif d'imagerie matriciel. L'invention peut être mise en oeuvre pour la prise d'image dans un détecteur, pour l'affichage de l'image sur un écran ou encore pour l'impression. De façon connue, les dispositifs d'imagerie matriciels comportent des points photosensibles pour la prise d'image, points photoémissifs pour l'affichage de l'image ou points d'impression. Les points sont disposés dans une matrice périodique organisée en lignes et en colonne. Le pas de la matrice forme une fréquence spatiale d'échantillonnage. La résolution maximale de l'image est directement liée au pas de la matrice et est égale au 1c~ double de la fréquence spatiale de la matrice. Cette fréquence double est appelée fréquence de Nyquist. Autrement dit, si un objet à visualiser comporte un motif périodique, ce motif n'est visible correctement que si sa fréquence spatiale est inférieure à la fréquence de Nyquist de la matrice. Au-delà de la fréquence de Nyquist, des artéfacts apparaissent. 15; Pour augmenter la résolution de dispositif d'imagerie il est alors nécessaire de diminuer le pas de la matrice et donc d'augmenter le nombre de points. Cette caractéristique s'applique aussi bien pour la détection, pour l'affichage que pour l'impression d'une image. L'invention a pour but d'augmenter la résolution d'un dispositif 20 d'imagerie matriciel sans augmenter le nombre de points que comporte la matrice. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'imagerie comportant une matrice de points, caractérisé en ce que les points sont organisés de façon quasi périodique dans la matrice. 25 On entend par quasi périodique un arrangement non périodique dont le motif est organisé selon une loi différente de la répétition à l'identique. Autrement dit, dans une matrice quasi périodique, un motif formé par plusieurs points adjacents peut se retrouver mais pas à intervalle régulier. En utilisant une matrice périodique un objet réel peut être en 30 phase ou déphasé par rapport au pas de la matrice. En mettant en oeuvre l'invention, la détection d'un tel objet est plus uniforme. Par exemple, le phénomène de moiré, visible lorsque l'objet réel présente une trame dont le pas est sensiblement multiple du pas d'une matrice de l'art antérieur, disparaît avec une matrice de détection conforme à l'invention. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel : - la figure 1 représente la position de points dans une matrice d'un détecteur de l'art antérieur ; - la figure 2 représente un objet test à observer ; -la figure 3 représente l'observation de l'objet test de la figure 2 au moyen d'un détecteur d'image dont la position des points est tel que représentée sur la figure 1 ; les figures 4 et 5 représentent deux types de triangles d'or ; les figures 6 et 7 représentent deux exemples de tomettes de Penrose en forme de losange ; - la figure 8 représente un exemple de position de points dans une matrice conforme à l'invention ; -la figure 9 représente l'observation de l'objet test de la figure 2 au moyen d'un détecteur d'image dont la position des points est telle que représentée sur la figure 8. Pour faciliter la compréhension de la description les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures. L'exemple décrit est celui d'un détecteur utilisé pour de la prise d'image. II est bien entendu que l'invention n'est pas limitée au seul détecteur, elle peut être mise en oeuvre pour de l'affichage ou pour de l'impression. L'invention peut également être mise en oeuvre en combinant une matrice de prise d'image une matrice d'affichage et une matrice d'impression toutes trois conformes à l'invention. Dans un dispositif d'imagerie, la matrice de prise d'image est une matrice d'entrée et les matrices d'affichage et d'impression sont des matrices de sortie. Lorsqu'on met en oeuvre seulement en entrée ou en sortie une matrice conforme à l'invention, tout en conservant à l'autre extrémité de la chaîne d'imagerie une matrice périodique, un traitement spécifique est de l'image est à prévoir. On peut par exemple prévoir un traitement utilisant une transformée de Fourrier pour adapter une image détectée par une matrice quasi périodique en une image affichée ou imprimée par une matrice périodique. Le nombre de points de la matrice périodique sera plus important 3 que celui de la matrice quasi périodique afin de pouvoir afficher ou imprimer toutes les informations présentes dans l'image détectée. La figure 1 représente la répartition des points 1 d'une matrice connue 2 organisée en lignes 3 et en colonnes 4. La position de chaque s point 1 peut être définie dans un repère orthonormé Oxy dans lequel un axe des abscisses 5 est horizontal et un axe des ordonnées 6 est vertical sur la figure 1. Chaque point 1 à la forme d'un carré. Les points 1 sont rangés suivant les lignes 3 et les colonnes 4. Tous les points 1 d'une même ligne 3 ont la même ordonnée dans le repère Oxy et tous les points 1 d'une même Ici colonne 4 ont la même abscisse dans le repère Oxy. Dans le cas de la prise d'image et de l'affichage, chaque point 1 comporte une partie utile qui ne recouvre pas la totalité de chaque carré représenté sur la figure 1. Il est nécessaire de prévoir des interstices pour séparer les parties utiles et éventuellement permettre le passage de liaisons électriques destinées à 15 alimenter chaque point 1. On définit un taux de remplissage, bien connu dans la littérature anglo-saxonne sous le nom de fill factor comme le rapport entre la somme des surfaces utiles de l'ensemble des points 1 et la surface totale de la matrice 2. La figure 2 représente un objet test 10 utilisé par le dispositif 20 d'imagerie. Cet objet test est observé par un dispositif d'imagerie mis en oeuvre pour la prise d'image ou est numérisé dans un système électronique utilisant une matrice pour l'affichage ou l'impression. L'objet test 10 est représenté dans le repère orthonormé Oxy. L'objet test 10 forme un motif représentant des lignes courbes 11 25 régulièrement espacées. Les intersections de chaque ligne courbe 11 avec une droite parallèle à l'axe 5 Ox ont un pas constant. Les intersections de chaque ligne courbe 11 avec une droite parallèle à l'axe 6 Oy ont un pas croissant en fonction de l'ordonnée de la droite parallèle à l'axe 6 Oy. L'objet test est défini de telle sorte que par rapport à la matrice 2 représentée sur la 30 figure 1, la fréquence de Nyquist est obtenue aux intersections des courbes 11 avec une droite 12 horizontale coupant l'axe Oy sensiblement à mi-hauteur de l'objet test 10. Au-dessus de la droite 12, les courbes 11 forment un motif dont le pas est inférieur à la fréquence de Nyquist de la matrice 2 et au-dessous de la droite 12, les courbes 11 forment un motif dont le pas est 35 supérieur à la fréquence de Nyquist de la matrice 2. 4 La figure 3 représente l'observation de l'objet test 10 au moyen d'un détecteur d'image comprenant une matrice 2. Cette observation est représentée dans le repère Oxy et la droite 12 est reportée sur la figure 3. Sur la figure 3, au-dessus de la droite 12, on reconnaît l'objet test 10 au travers de points qui assemblés avec le point éclairé le plus proche forme des courbes voisines des courbes 11 de l'objet test 10. Au voisinage de la droite 12, l'image observée se dégrade et on reconnaît difficilement les courbes 11. Au-dessous de la droite 12, les courbes 11 n'apparaissent plus. Cette figure illustre le fait que pour une matrice périodique de détection organisée en lignes et en colonne, l'observation de motifs périodiques n'est possible que si leur période est inférieure à la fréquence spatiale de Nyquist. Au-delà de cette fréquence, des artéfacts apparaissent. Selon l'invention, les points sont organisés dans une matrice de façon quasi périodique. Par exemple, les points sont arrangés selon un réseau de Penrose. Il s'agit d'un réseau réalisé à partir d'éléments unitaires formés par l'assemblage de triangles isocèles de deux types différents. Le premier type de triangle, représenté sur la figure 4, comporte deux côtés a et b de longueur identique, et un troisième côté c de longueur plus faible. Le rapport entre la longueur des côtés a et b la longueur du troisième côté c est égale au nombre d'or noté (p. On rappelle que le nombre d'or est égal à : _ 1+ 2 Le nombre d'or peut être déterminé au moyen de la suite de Fibonacci. Le deuxième type de triangle, représenté sur la figure 5, comporte deux côtés d et e de longueur identique, et un troisième côté f de longueur plus importante. Le rapport entre la longueur du troisième côté f et la longueur des deus autres côtés d et e est égale au nombre d'or (p. Les deux types de triangle peuvent être obtenus à partir d'un pentagone régulier. Le triangle du premier type est un triangle dont le côté c est un des côtés du pentagone et dont les côtés a et b relient les extrémités du côté a à un sommet du pentagone, sommet opposé au côté a. Le deuxième type de triangle est un triangle dont les côtés d et e sont formés par deux côtés adjacents du pentagone et dont le troisième côté f relie les deux côtés d et e. La figure 6 représente l'assemblage de deux triangles du premier type, représenté sur la figure 4, par leur côté de plus petite longueur c pour représenter un losange qui forme un premier élément élémentaire ou tomette de Penrose. la figure 7 représente l'assemblage de deux triangles du second type, représenté sur la figure 5, par leur côté de plus grande longueur f pour représenter un losange qui forme un second élément élémentaire ou une 5 autre tomette de Penrose. Ces deux tomettes sont ensuite assemblées selon un pavage de Penrose dont un exemple est représenté figure 8. Chaque tomette forme un point d'une matrice 15 conforme à l'invention. La matrice 15 a le même nombres de points par unité de surface que la matrice 2 de la figure 1. La 1[~ figure 9 représente l'observation de l'objet test 10 au moyen d'un détecteur d'image dont la position des points est telle que représentée sur la figure 8, c'est à dire comportant une matrice 15 photosensible . Cette observation est représentée dans le repère Oxy et la droite 12 est reportée sur la figure 9. Sur cette figure on reconnaît l'objet test 10 15 non seulement au-dessus de la droite 12 mais aussi en dessous. Le détecteur utilise généralement des points photosensibles à l'état solide arrangés en matrice. Les points photosensibles sont réalisés à partir de matériaux semi-conducteurs, le plus souvent du silicium mono cristallin pour les capteurs de type CCD ou CMOS, du silicium poly cristallin 20 ou amorphe. Un point photosensible comporte au moins une photodiode, un phototransistor ou une photo résistance. Ces points sont déposés sur un substrat, généralement une dalle de verre. La réalisation d'une matrice quasi périodique utilisant de tels points photosensibles nécessite le raccordement de chaque point photosensible. II en est de même pour un afficheur matriciel 25 utilisant une technologie à cristaux liquides. Le raccordement des points peut être réalisé en utilisant des conducteurs de ligne et des conducteurs de colonne de la matrice. L'adressage d'un point photosensible pour un détecteur ou d'un point photoémissif pour un afficheur est réalisé par l'intersection d'un conducteur 30 de ligne et d'un conducteur de colonne. Les conducteurs de ligne et les conducteurs de colonne peuvent être réalisés dans le plan des points en longeant les contours de points adjacents. Cette réalisation est aisée à mettre en oeuvre dans le cas d'une matrice périodique telle que représentée sur la figure 1, les conducteurs de ligne et les conducteurs de colonne étant 35 rectilignes. Cette réalisation est également possible dans le cas d'une 6 matrice où les points sont organisés de façon quasi périodique telle que par exemple dans une matrice organisée selon un réseau de Penrose comme représentée sur la figure 8. Dans ce dernier cas, il est possible de réaliser un conducteur de ligne ou de colonne en longeant les contours de points adjacents en s'éloignant le moins possible d'une ligne parallèle à l'axe Ox pour les conducteurs de ligne ou à l'axe 0y pour les conducteurs de colonne. II est également possible de réaliser le dispositif d'imagerie en plusieurs couches parallèles. Les points sont situés dans une première couche et en occupent la plus grande part possible de la surface hormis des interstices Ici permettant d'isoler les points adjacents. Les conducteurs permettant le raccordement des points sont situés dans une autre couche. Cette technologie multicouche permet d'augmenter le taux de remplissage de la matrice. Cette technologie permet également de simplifier le raccordement des points dans le cas d'une matrice conforme à l'invention. En effet, pour 15 atteindre un point on n'est plus obligé de réaliser les conducteurs en longeant les contours des points. On peut atteindre les points au moyen de conducteurs dont les tracés sont rectilignes même pour une matrice organisée selon un réseau de Penrose. 20 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'imagerie comportant une matrice (15) de points, caractérisé en ce que les points sont organisés de façon quasi périodique dans la matrice (15). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les points sont arrangés selon un réseau de Penrose. 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur d'image et en ce que les points 1~) sont des points photosensibles du détecteur. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un afficheur, d'image et en ce que les points sont des points photosensibles de l'afficheur. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en que les points de la matrice forment les points d'une matrice d'impression. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en que des conducteurs de raccordement des points de la matrice (15) sont disposés dans un plan distinct d'un plan contenant les points de la matrice (15). 25 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les conducteurs de raccordement ont des tracés rectilignes. 15 20