[go: up one dir, main page]

WO1991012690A1 - Dispositif d'augmentation de dynamique d'une camera - Google Patents

Dispositif d'augmentation de dynamique d'une camera Download PDF

Info

Publication number
WO1991012690A1
WO1991012690A1 PCT/FR1991/000127 FR9100127W WO9112690A1 WO 1991012690 A1 WO1991012690 A1 WO 1991012690A1 FR 9100127 W FR9100127 W FR 9100127W WO 9112690 A1 WO9112690 A1 WO 9112690A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
image sensor
primary
image
information
primary image
Prior art date
Application number
PCT/FR1991/000127
Other languages
English (en)
Inventor
Georges Cornuejols
Original Assignee
Scanera S.C.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FR9002151A external-priority patent/FR2658685B1/fr
Priority claimed from FR9004756A external-priority patent/FR2660822A1/fr
Application filed by Scanera S.C. filed Critical Scanera S.C.
Priority to US07/920,302 priority Critical patent/US5638119A/en
Priority to JP91505293A priority patent/JPH05506971A/ja
Publication of WO1991012690A1 publication Critical patent/WO1991012690A1/fr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/75—Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing optical camera components

Definitions

  • the present invention relates to a device for increasing the dynamic range of a camera, thereby making it tolerant of significant differences in brightness between the points of the scene of which an image is perceived.
  • the devices known to date, of the tube camera or charge transfer device type tolerate very little glare and have a dynamic, ratio of the strongest lightings to the weakest lightings simultaneously and correctly perceived, very low, the order of a hundred.
  • the present invention intends to remedy these drawbacks by restoring a stable image and a high dynamic, which may be greater than one hundred thousand.
  • the restored image can correspond to a very high sensitivity.
  • the device which is the subject of the present invention is a device for increasing the dynamic range of a camera comprising a primary electronic image sensor operating in a spectral band and providing image information for a range of values. of light intensities reaching it according to a first dynamic, said dynamic corresponding to the ratios of the strongest light intensities to the weakest light intensities in this area, and an objective forming an image of a scene on said primary image sensor, characterized in that it comprises a second source of image information, said image information coming from at least one image of said scene taken through said objective in the same spectral band as that of the primary image sensor and an electronic image processing circuit combining the information coming from the primary image sensor and the information coming from the second source of image information and providing informa ⁇ image tions representative of the perceived scene with a ratio of the highest light intensities to the weakest light intensities of the areas of this scene represented by this restored image information, said ratio being greater than the dynamic range of the image sensor primary images.
  • the second source of image information can comprise a secondary image sensor capturing the same image as the primary image sensor but with a different sensitivity.
  • the second source of image information can also include an image memory.
  • the image information stored in said image memory can correspond to an image previously taken by the primary image sensor, to an image originating from a processing carried out on an image previously captured by the primary image sensor. ⁇ mayor, an image from several shots previously taken by the primary image sensor, combined or added together.
  • image information processing systems are adaptable to these different embodiments. They relate in particular to the control of the sensitivity of the primary image sensor, over its entire surface or by zones using a flat matrix screen optically placed in front of the primary image sensor.
  • tone in the mathematical sense of the term, as a function of the light intensities of the points of the scene perceived by the primary image sensor.
  • the dynamic is defined as being, for the light rays incident on said image sensor, the ratio of the strongest light intensities to the light intensities the weaker than he perceives simultaneously and correctly. Between these two values, it returns image information representative of the light intensity. The lowest value is equal to the sensitivity. Above the highest value, the sensor is saturated and the image information is constant.
  • the sensor comprises a photo-sensitive surface and circuits for controlling the operation of each point of this photo-sensitive surface.
  • control circuits known per se, are not shown in the figures nor detailed in the description.
  • image also designates the frames provided by certain image sensors, for which two frames form an image.
  • Figure 1 is a schematic representation of the operative device object of the present invention.
  • Figure 2 is a schematic representation of a first preferred embodiment of the device according to the invention comprising a single image sensor.
  • FIG. 3 is a schematic representation of a second embodiment of the device according to the invention comprising two image sensors of different sensitivities.
  • FIG. 4 is a representation of control potentials of grids of a charge transfer image sensor incorporated in the two embodiments of the device object of the invention, as shown in FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 1 are represented a scene 1 and, on an optical axis A and in a partially shown camera housing B, a shutter flat screen 13, a lens 2 forming an image 6 of scene 1 on a primary electronic image sensor 3 and a flat matrix screen 11 optically placed in front of the primary image sensor 3.
  • the primary image sensor 3 comprises an electronic shutter 47.
  • a second source of image information 4 is shown, an electronic image processing circuit 5 having an electrical connection 7 with the primary image sensor 3, an electrical connection 8 with the second source d '' information image 4, and an electrical output link 9 connected to a conversion table 12 having an electrical output connection 14.
  • a circuit 10 for controlling the sensitivity of the primary image sensor 3 is connected by an electrical connection 16 to the image processing circuit 5, by an electrical connection 17 to the primary image sensor 3, by an electrical connection 18 to the shutter flat screen 13 and by an electrical connection 15 to the matrix flat screen 11.
  • Electrical connections may include one or more several electrical connections so as to transmit information in series or in parallel.
  • Objective 2 is of known type, in particular in the production of video cameras, and is either interchangeable or definitively linked with camera housing B.
  • the primary image sensor 3 is of known type, in particular in the production of electronic and video cameras. It correctly and simultaneously picks up light intensities reaching it in a given spectral band, in a limited value range of light intensities. Its sensitivity defines the lowest value in this area and depends on the transparency of the optical components which separate it from scene 1, a value also called aperture. Its dynamics are defined as being, for the light rays incident on this primary image sensor 3, the ratio of the strongest light intensities to the weakest light intensities which it perceives simultaneously and correctly. Between these two extreme values, it returns image information representative of the light intensity. The lowest value is equal to the sensitivity. Above the highest value, the sensor is saturated and the image information is constant, in the following we call “response domain" the domain of the light intensity values of the areas of scene 1 for which the values light intensities incident on the primary image sensor 3 are between these two extreme values.
  • This primary image sensor 3 comprises a photo-sensitive surface and a circuit for controlling the operation of each point of this photo-sensitive surface.
  • the primary image sensor 3 provides information representative of the light intensity received by each point of its photo-sensitive surface, light intensity coming from an area of scene 1 and forming an image 6 on this photo-sensitive surface.
  • This image information is provided in a way sequential, that is to say representing the incident light intensity arriving successively on each of the points of the primary image sensor 3.
  • the second source of image information 4 provides on the electrical link 8, and simultaneously with the primary image sensor 3, image information corresponding to scene 1 taken through the objective 1. That is to say that for each point of scene i for which the objective 2 forms an image on a point of the primary image sensor 3, the information concerning this point of scene 1 is transmitted simultaneously by the sensor primary image 3 and the second image information source 4.
  • the second source of image information 4 is constituted either by a secondary image sensor capturing the same image as the primary image sensor 3 but with a different sensitivity (FIG. 3) or by a image memory in which image information from the primary image sensor 3 is stored (FIG. 2).
  • the image information leaving said image memory on the electrical link 8 may correspond to an image previously taken by the primary image sensor 3 with a sensitivity different from that corresponding to the image simultaneously leaving from this primary image sensor 3, to an image originating from a processing carried out on an image previously captured by the primary image sensor, an image originating from several shots previously taken by the primary image sensor 3, combined or added together.
  • the information coming from the primary image sensor 3 and from the second source of image information 4 corresponds to images of scene 1 viewed with different sensitivities, therefore also corresponding to fields nes of luminous intensities of the points of scene 1 different.
  • the image processing circuit 5 combines the information coming from the primary image sensor 3, on the link - 7 -
  • the device according to the invention therefore allows the increase in dynamic range of a camera whose case B comprises the primary image sensor 3 and the objective 2 forming the image "6 of scene 1 on the primary image sensor 3
  • it comprises a second source of image information 4 coming from at least one image of said scene 1 and an electronic image processing circuit 5 combining the information coming from the primary image sensor 3 and the information coming from the second source of image information 4 and providing image information representative of scene 1 with a ratio of the strongest light intensities to the weakest light intensities of the areas of this scene 1 represented by this information 0 image mations, greater than the dynamic range of the i sensor primary school 3.
  • the conversion table 12 performs an application, in the mathematical sense of the term between two sets of signal values, one coming from it on connection 9, the other coming out on connection "14.
  • the conversion table sion includes, for example, a memory on which the bus address is connected to connection 9 and the data bus is connected to connection 14. This memory is loaded beforehand by a device not shown. It can be a random access memory, dynamic or static or a read-only memory, possibly programmable.
  • the advantage of this conversion table is to format the image information leaving the device so that it is easier to view on a monitor.
  • the flat shutter screen 13 which is controlled by the circuit 10 for controlling the sensitivity of the primary image sensor 3 via the electrical connection 18 has a transmittance electrically controlled over a single optical operating zone.
  • the flat shutter screen 13 may in particular include a flat liquid crystal screen, for example nematic or ferroelectric and two polarizers between which is the liquid crystal.
  • the shutter flat screen 13 varies the sensitivity of the primary image sensor 3 as a function of its transmittance.
  • the matrix flat screen 11 has a network of points for which the transmittance is independently controlled electrically.
  • the matrix flat screen 1 1 may, for example, include a liquid crystal screen used in certain pocket televisions.
  • An electrical signal for transmittance control of each of the points of the matrix flat screen 11 is sent, through the electrical connection 15, by the control circuit 10 of the sensitivity of the primary image sensor 3.
  • the transmittance of each point of the matrix flat screen 11 controls the sensitivity of the points of the primary image sensor 3 which is optically behind it.
  • the control circuit 10 for the sensitivity of the primary image sensor 3 controls a transparency of each point of the matrix flat screen 11 according to a decreasing function of the light intensity received by the points of the primary image sensor 3 which are optically placed behind said point of the matrix flat screen 11.
  • the sensitivity points of the primary image sensor 3 is a decreasing function of the light intensity of the light rays which reach it.
  • the control circuit 10 controls the duration of this opto-electronic operation by controlling the electronic shutter 47 of the primary image sensor 3. To do this, it sends, thanks to the electrical connection 17, an impulse d 'a duration equal to that of this opto-electronic operation, ie a code which corresponds to this duration, depending on the type of primary image sensor 3 used.
  • the variation in the opto ⁇ electronic operating time of the primary image sensor 3 controlled by the electronic shutter 47 corresponds to a variation in sensitivity of the primary image sensor 3.
  • the primary image sensor 3 controls the control voltage of each of the points of the primary image sensor 3. Finally, it independently controls the duration of the opto-electronic operation of each of the points of the primary image sensor 3.
  • the primary image sensor 3 must be adapted and matrix connections with each of the points of this primary image sensor 3 must be electrically accessible by the control circuit 10.
  • the potential zones or grids of each point of the primary image sensor 3 can be controlled individually so that the creation of electrical outlets at each photo point -sensitive by opto-electronic effect, ie a decreasing function of the light intensity of the rays reaching this point.
  • the control of the potentials of these grids being carried out by the sensitivity control means 10 in the same way as the control of the matrix flat screen 11, by matrix slaving.
  • the primary image sensor 3 takes images with an alternately high and low sensitivity controlled by the sensitivity control circuit 10.
  • the second source of image information 4 comprises a memory which stores image information and restores it as indicated above and the electronic image processing circuit 5 combines the information leaving the memory and the primary image sensor 3.
  • the primary image sensor 3 takes images with constant sensitivity
  • the second source of image information 4 includes a memory in which the information leaving the processing circuit is stored. 5, the image processing circuit 5 carrying out a weighted average of the image information coming from the primary image sensor 3 and from the memory, with a weighting coefficient varying as a function of the light intensities to which the image information corresponds and restoring an image at the same frequency as the primary image sensor 3.
  • the information stored in the memory corresponds to a greater sensitivity and to a dynamic range than the information from the primary image sensor 3.
  • the primary image sensor 3 operates with a high frequency
  • the second source of image information 4 comprises a memory in which are stored information leaving the image processing circuit 5 at the same high frequency, the image processing circuit combining in the memory the information coming successively from the primary image sensor 3 and that stored in the memory and li- - li ⁇
  • the second source of image information 4 comprises a network of memories placed on the primary image sensor component 3, next to each point of its photo-sensitive surface and the cir ⁇ image processing cooked 5 controls the coefficient of transfer of image information from each point of the photo-sensitive surface to the juxtaposed memory as a function of the light intensity incident on said point and then reads this memory and restores as well as scene image information.
  • An example of this fourth operating mode is presented with reference to FIG. 4.
  • the second source of image information comprises a memory in which are stored state information of the flat screen 11 and / or information of influence of each point of the matrix flat screen 11 and the image processing circuit calculates for each point of the primary image sensor 3, the transparency of the optical system which precedes it and the light intensities of the area of scene 1 whose light reaches said primary image sensor point 3.
  • two image sensors simultaneously capturing the same image with different sensitivities supply image information to the image processing circuit which combines this information.
  • FIG. 2 are shown a scene 1 and, on an optical axis A and in a partially shown camera housing B, a three-color flat screen 25, a flat shutter screen 13, a lens 2 forming an image 6 of scene 1 on an electronic primary image sensor 3 and comprising an electrically controlled diaphragm 46 and a matrix flat screen 11 placed optically in front of the primary image sensor 3.
  • the primary image sensor comprises an electronic shutter 47.
  • a second source of image information 4 is represented comprising an image memory 19, a state memory 26 of the matrix flat screen 11, a data memory 27, an electronic image processing circuit 5 having two electrical connections 7A and 7B with the primary image sensor 3, eight electrical connections 8A, 8B, 8C, 8D, 8E, 8F, 8G and 8H with the second source informat image ions 4 , the electrical connections 8A and 8B and 8G being connected to the image memory 19, the electrical connections 8C, 8D, and 8E being connected to the state memory 26 of the flat screen matrix 11, the electrical connections 8F and 8G being connected to the geometric data memory 27, and an electrical output link 28 of the image processing circuit 5, indirectly connected to a conversion table 12 having an electrical connection output 14.
  • a circuit 10 for controlling the sensitivity of the primary image sensor 3 is connected at its inputs by an electrical connection 16 to the image processing circuit 5 and by an electrical connection 32 to the state memory 26 , and, at its outputs, by an electrical connection 17 to the primary image sensor 3, by an electrical connection 18 to the shutter flat screen 13, by an electrical connection 15 to the matrix flat screen 11 and to the electric diaphragm 46.
  • Outputs of the state memory 26 are respectively connected to an input of the geometrical data memory 27 and at an input to the control circuit 10.
  • the conversion table 12 has a data input connection 9 and is electrically connected at its output to a digital analog converter 29 having an output connection 30.
  • the image processing circuit 5 comprises a image start detector 31 connected to the output of the primary image sensor 3 and a gate potential control sequencer 33 itself connected at its input to the image start sensor 31 and, in its output, at the electrical connection 7B of the primary image sensor 3.
  • the image processing circuit 5 comprises an analog function circuit 34, an analog digital converter 35, a multiplier 36, an adder 37 interconnected successively.
  • the adder 37 is connected at its output to the connection 8B and to an input of a switch 40 whose second input is connected to the connection 8A and whose single output is connected to the connection 9 of the conversion table 12
  • a switch 39 connects one of its two inputs, linked to a conversion table 38 and to the connection 8A, to the adder 37.
  • the conversion table 38 is connected at its input to the output of switch 40.
  • a contrast measurement means 41 is connected at the input to the connection 14 and at the output to the conversion table 12 and to the circuit 10 for controlling the sensitivity of the primary image sensor 3.
  • a dazzle halo detector 48 is connected to connections 8A and 8B at its inputs and to the control circuit 10 at its output.
  • a variable threshold circuit 42 is connected at the input to the output of the primary image sensor 3 and to the state memory * 26 of the matrix flat screen 11 and at the output to said state memory 26.
  • a cal culateur 43 is connected at its inputs to the state memory 26 and to the memory of geometric data 27 and, at its output, to the multiplier 36.
  • a divider by two 44 is connected at its input to the connection 7A of output of the primary image sensor 3 and at its output to the control circuit 10, to commands of position of the switches 39 and 40 and to a divider by three 45 which is itself connected to the three-color flat screen 25.
  • the electrical connections may include one or more electrical connections so as to transmit information in series or in parallel.
  • a circuit assembly D comprises the switch 40, the conversion table 12 and the analog digital converter 29.
  • a circuit assembly C comprises the circuits of the circuit assembly D to which are added the analog function circuit 34, the analog digital converter 35, the multiplier 36, the adder 37, the switch 39 and the conversion table 38.
  • the electronic primary image sensor 3 is of known type, notably in the production of video cameras. It correctly and simultaneously picks up light intensities reaching it in a given spectral band, in a value range of limited light intensities. Its sensitivity defines the lowest value in this area and depends on the transparency of the optical components which separate it from scene 1, a value also called aperture. Its dynamic is defined as being the ratio of the strongest light intensities to the weakest light intensities which it perceives simultaneously and correctly. Between these two extreme values, it returns image information representative of the light intensity. The lowest value is equal to the sensitivity.
  • the sensor is saturated and the image information is constant, in the following we call “response domain” the domain of the light intensity values of the areas of scene 1 for which the values of the light intensities incident on the primary image sensor 3 are between these two extreme values.
  • This sensor comprises a photo-sensitive surface and a circuit for controlling the operation of each point of this photo-sensitive surface.
  • the primary image sensor 3 provides information representative of the light intensity received by each point of its photo ⁇ sensitive surface, light intensity coming from an area of scene 1 and forming an image 6 on this photo ⁇ sensitive surface.
  • This image information is provided sequentially, ie representing the incident light intensity arriving successively on each of the points of the primary image sensor 3.
  • the image memory 19, incorporated in the second source of image information 4 provides on the electrical link 8A, and simultaneously with the primary image sensor 3, image information corresponding to the scene 1 taken through the lens 1. This means that for each point of scene 1 for which the lens 2 forms an image on a point of the primary image sensor 3, the information concerning this point of the scene. 1 are transmitted simultaneously by the primary image sensor 3 and from the second source of image information 4.
  • the circuit of analog function 34 has the function of amplifying the weakest signals which leave the primary image sensor 3 without amplifying the strongest signals.
  • the analog function circuit 34 performs, for example a logarithmic function retaining the extreme values of the image information leaving the primary image sensor 3.
  • the analog-digital converter 35 converts the signal leaving the parallel digital data analog function circuit 34.
  • the multiplier 36 multiplies the digital values leaving the analog digital converter. than 35 by the digital values leaving the computer 43. It is described below how the computer 43 provides digital values corresponding to the transparency of the flat matrix screen 11, for each point of the primary image sensor 3.
  • the adder 37 adds the digital values leaving the multiplier 36 by the digital values leaving the switch 39.
  • the divider by two 44 indicates to the control circuit IG the parity of the number of the image transmitted by the primary image sensor 3 and switches the switches 39 and 40 in parallel.
  • the control circuit 10 for the sensitivity of the sensor primary image 3 alternates the average sensitivity of the primary image sensor 3 between two values supplied to it by the contrast measurement means 41, by controlling the flat shutter screen 13, the electric diaphragm 46 and the shutter electronics 47 of the primary image sensor 3.
  • the cutter 39 connects the output 8A of the image memory 19 to the input of the adder 37 and the switch 40 connects the adder 37 to the conversion table 12.
  • the switches 39 and 40 are in the reverse positions while the control circuit controls the lowest sensitivity of the primary image sensor 3. From this In this way, the information leaving on the outputs 14 and 30 of the device correspond to the sum of the information coming from two response domains of the primary image sensor 3 which are different.
  • the dynamic range of the camera is then the product of the dynamic range of the primary image sensor by the ratio of the lowest sensitivity, expressed in lux, to the sensitivity strongest unit.
  • the control circuit 10 controls the duration of the optoelectronic operation by controlling the electronic shutter 47 of the primary image sensor 3. For this, it sends, thanks to the electrical connection 17, an impulse of a duration equal to that of this opto ⁇ electronic operation, ie a code which corresponds to this duration, depending on the type of primary image sensor 3 used.
  • the number of different sensitivities controlled by the control circuit 10 can be greater than two, in which case the switches 39 and 40 have this number of positions and the divider 44 divides by this number.
  • the circuit 10 for controlling the sensitivity of the primary image sensor 3 does not alternate the sensitivity of said sensor.
  • the switches 39 and 40 are blocked in such a way that the conversion table 38 is connected to the adder 37, the position of the switch 40 being indifferent.
  • the conversion table 38 performs an increasing then decreasing function as a function of the numerical values "x" arriving at its input. For example, this function is of the form
  • the device operates as according to the second mode of operation but the switch 40 is in a fixed position such that the conversion table 12 is constantly connected to the image memory 19.
  • the image sensor operates at a high frequency and the conversion table 12 reads the image memory 19 with a low frequency.
  • the increase in dynamic range of the camera is similar to that presented in the second operating mode, but the remanence is attenuated.
  • the device operates as according the third mode of operation, but the switch 39 changes its position and connects any of the two input to its output during a reproduction period of an image by the image sensor primary 3 after each reading time from the image memory 19 by the conversion table 12. In this way, the remanence no longer exists at the output of the device since the information present in the image memory 19 is renewed at each reading.
  • the fifth and sixth operating modes use the command of the matrix flat screen 11 to vary the sensitivity of the primary image sensor 3 in the matrix manner.
  • the matrix flat screen 11 has a network of points for which the transmittance is controlled individually electrically.
  • the matrix flat screen 11 can, for example, include a liquid crystal screen used in certain pocket televisions.
  • An electrical signal for controlling the transmittance of each of the points of the flat matrix screen 11 is sent, through the electrical connection 15, by the control circuit 10 of the sensitivity of the primary image sensor 3.
  • This si ⁇ General status is supplied to the control circuit 10 by the state memory as indicated below.
  • the transmittance of each point of the flat matrix screen 11 controls the sensitivity of the points of the primary image sensor 3 which is optically behind it.
  • the control circuit 10 for the sensitivity of the primary image sensor 3 controls a transparency of each point of the matrix flat screen 11 according to a decreasing function of the light intensity received by the points of the primary image sensor 3 which are optically placed behind said point of the matrix flat screen 11.
  • the sensitivity of the points of the primary image sensor 3 is a decreasing function of the light intensity of the light rays which reach it.
  • the geometric data memory 27 keeps, for any point on the flat matrix screen 11, the influence factors on each of the points of the primary image sensor 3 which are optically behind it. These factors depend on the distance between the flat matrix screen 11 and the primary image sensor 3, on the position and opening of the electric diaphragm 46, on the state of obscuration of the points of the flat screen matrix! 11 surrounding said arbitrary point.
  • This optical influence is an effect of the projection, by the light rays coming from scene 1 through the electric diaphragm 46, of the points of the flat matrix screen 11 on the photo-sensitive surface of the primary image sensor 3
  • the electric diaphragm 46 being connected to an input of the geometrical data memory 27, as well as the state memory 26 of the flat matrix screen 11, the geometrical data memory 27 can provide the optical influence factors to the computer 43.
  • This calculates the inversion of the optical attenuation factor of the light rays arriving at each point of the primary image sensor 3. This inverse being multiplied by the light intensity value perceived by said point, by the multiplier 36, the values exiting the multiplier correspond to a constant sensitivity over the entire photo-sensitive surface of the primary image sensor 3.
  • the state memory 26 of the flat matrix screen 11 makes it possible to avoid oscillations of the image due to the closed loop control.
  • the variable threshold circuit 42 compares for each photo-sensitive point of the primary image sensor 3, the value of light intensity incident on this point, value which is provided by connection 7A of said primary image sensor. 3, with a threshold depending on the state of transparency of the point of the matrix flat screen 11 which is optically in front of this point of the sensor, the state information being supplied by the state memory 26 Depending on this state of transparency, a threshold is fixed.
  • variable threshold circuit 42 controls the maximum obscuration of this corresponding point of the software flat screen 11, by sending information to the state memory 26. If the threshold is not exceeded, for none of the points of the primary image sensor 3 being optically behind said point of the 'matrix flat screen 11, the variable threshold circuit controls the maximum transmittance of this corresponding point of the matrix flat screen 11, by sending other information to the state memory 26. In this way, for a scene 1 fixed, the state commands of the matrix flat screen 11 are constant, the maximum threshold variation corresponding to the maximum contrast of the matrix flat screen 11. No oscillation of the state of the points of the matrix flat screen 11 nor outgoing image information of the primary image sensor 3 is not possible.
  • 15 state memory 26 correspond to at least one image of scene 1, taken through the objective 2.
  • the image processing circuit 5 performs the combination of this information with that coming from the primary images 3 and reproducing image information from scene 1 corresponding to a dynamic range greater than that of the primary image sensor 3.
  • the seventh operating mode uses the detector. at the start of image 31 and the grid potential control sequencer 33. o c
  • the start of image detector 31 indicates to the gate potential control sequencer 33 the start of image leaving the primary image sensor 3 in the form of image information.
  • the sequencer 33 then sends potential signals to the grids of the primary image sensor 3 in such a way that a partial transfer of the electric charges created on its surface is transferred to its output 7A as explained below, on a example of structure of primary image sensor with charge transfer.
  • a primary image sensor ⁇ 3 comprising four potential zones side by side for each point of the photo-sensitive zone sible, the said potential zones having a potential controlled by the sequencer 33, four grids each defining a potential for all the identical zones of these points are accessible by the sequencer 33.
  • all the photo-sensitive points of the primary image sensor 3 simultaneously possesses the same electrical configuration of potential on their four potential zones.
  • a primary image sensor 3 controlled by the sequencer 33, said image sensor 3 having four grids, the first of which corresponds to the photo-sensitive areas of each photo ⁇ sensitive point, the next two correspond to the charge transfer zones and the last to a potential barrier, or a drain, preventing the electrical connection between the zones of two neighboring points.
  • the last three grids therefore correspond to areas of the points of the primary image sensor 3 which are not photo-sensitive and do not have opto-electronic operation.
  • the fourth grid ie the potential barrier or the drain, remains such that the electrons cannot cross it.
  • the sequencer 33 first controls a long-term opto-electronic operation on the photo-sensitive areas, ie the first grid. At this instant, the second and third grids do not retain any electrical charge. Secondly, the sequencer controls the setting of the first three grids to the same potential. In this way, the electrical charges initially located in the first zone are partially transferred to the second and third zones. Thirdly, the potential of the second grid is modified in such a way that the electrical charges can no longer pass from the first to the third zone.
  • the potential of the first grid is modified in such a way that the charges retained by the first zone are eliminated, or transferred to a substrate or a drain. At this moment only the third zone retains electrical charges, the sum of these electrical charges being a fraction of the sum of the electrical charges created in the first time in the first zone. No saturation of the third zone is therefore possible.
  • the potential of the first grid is adapted to relaunch an opto-electronic operation of the first zone for a shorter duration than the duration of the first beat.
  • the electric charges present in the first zone are fully transferred to the third zone, via the second zone in a usual manner.
  • the charges of the third zone are transferred to an output of the image information from the primary image sensor 3 in the usual way.
  • these charges correspond to a part of the charges coming from the first opto-electronic operating time and from the charges coming from the fifth time, opto-electronic working times.
  • This seventh mode of operation of the device makes it possible to perform, in a memory placed in the primary image sensor 3, said memory consisting of the third areas of the photo-sensitive points of said primary image sensor 3, the same operations that in the first operating mode, that is to say that the image information leaving said memory placed on the primary image sensor 3 comprises information corresponding to two shots taken according to different sensitivities of the heading ⁇ primary image sensor 3. This information corresponds to a dynamic higher than that of the primary image sensor 3.
  • the eighth time is identical to the second time except that the third grid has a potential which does not allow the transfer of electric charges inside.
  • the ninth beat is identical to the third step, the potentials of the second and third zones being gradually interchanged.
  • the result on the positions of the electric charges in the fourth step is the same as above.
  • Other control sequences of the grids or of the potentials sent to the primary image sensor are in accordance with the spirit of the invention, in particular if the number of zones per point of the primary image sensor or the number of the grill used is different from the one used above.
  • Another example of a gate potential control sequence carried out by the sequencer 33 is given with regard to FIG. 4.
  • the invention proposes various systems for improving the quality of image information, in particular in the case of glare.
  • a reduction in the effect of dazzling streak, better known by its English name of "smoker", in the images coming from the primary image sensor 3 is obtained by the darkening of the screen.
  • the circuit 10 for controlling the sensitivity of the primary image sensor 3 controls this obfuscation of the shutter flat screen 13 thanks to a clock not shown.
  • the contrast measurement means 41 measures the variations in the digital values leaving the device. For this, it can perform a quadratic measurement of the differences with the average numerical value. It can also detect extreme numerical values.
  • This contrast measurement is supplied on the one hand to the sensitivity control circuit 10 and on the other hand to the conversion table 12.
  • the sensitivity control circuit 10 uses this data to control the variations in sensitivity of the sensor d 'primary images 3 accordingly.
  • the conversion table includes several transfer functions adapted to different contrast values to optimize the visualization of the image information leaving the device.
  • the glare halo detector 48 compares the values entering and leaving the image memory 19. These images correspond to different sensitivities. To prevent a glare halo, better known by the English term "blooming", from appearing on the most sensitive image, the glare halo detector 48 verifies only one saturation value of the information coming from an image taken with the highest sensitivity, corresponds to a non-zero value of the information coming from an image taken with the lowest sensitivity. The information corresponding to these two images is present on the connections 8A and 8B according to the first mode of operation of the device. The detection of a dazzling halo is transmitted to the sensitivity control circuit 10.
  • the latter then controls a smaller difference in sensitivity between the successive images, via the shutter flat screen 13 , the electric diaphragm 46 and the electronic shutter 47.
  • the conversion table 12 makes it possible to increase the readability of the image leaving the device. In particular, increasing and then decreasing conversion functions, creating a solarisatiim effect, increase the perception of this image.
  • a primary image sensor 3 operating monochromatically, three sets of circuits D must be incorporated into the device, each of its sets D corresponding to one of the fundamental colors.
  • the electrical connection 8H connecting the divider by three 45 and the image memory 19 makes it possible to select the memory plane of the image memory 19 corresponding to the color transmitted by the three-color flat screen 25 as described below.
  • the three-color flat screen 25 which is controlled by the control circuit 10 of the sensitivity of the primary image sensor 3, has a transmittance electrically controlled on a single optical operating zone for each of the fundamental colors.
  • the three-color flat screen 25 may in particular include three flat liquid crystal screens, for example nematic or ferroelectric and three dichroic polarizers between which the flat liquid crystal screens and a conventional polarizer are interposed.
  • Dichroic polarizers have the ability to filter a color along an axis of polarization and to be transparent along an axis of polarization perpendicular to the first.
  • the conventional polarizer is transparent along an axis of polarization and opaque along the axis of polarization perpendicular to the first.
  • the three-color flat screen 25 varies the sensitivity of the primary image sensor 3 as a function of its transittance, and this for each of the fundamental colors.
  • This control circuit 10 controls the operating voltage of each of the points : of the primary image sensor 3. In addition, it independently controls the duration of the opto-electronic operation of each of the points of the image sensor. primary 3.
  • the primary image sensor 3 must be adapted and matrix connections with each of the points of this primary image sensor 3 must be electrically accessible by the control circuit 10 It is clear that the device which is the subject of the present invention may include fewer functions than all those presented with reference to FIGS. 1 or 2 while achieving an increase in the dynamics of the primary image sensor in accordance with invention.
  • the image information stored by the second source of image information corresponds "to an image representing a domain of variation of light intensities different from that of the image sensor. primai're- 3, for which this range of variation is called dynamic.
  • FIG. 3 are represented a scene 1 and, on an optical axis A and in a partially shown camera housing B, a shutter flat screen 13, a lens 2 forming an image 6 of scene 1 on a sensor primary images 3 a separating means of light 21 and a matrix flat screen 11 optically placed in front of the primary image sensor 3.
  • a second source of image information 4 comprising a secondary image sensor 23 on which is formed by objective 2 an image 24 of scene 1 similar to image 6, an electronic circuit of image processing 5 having an electrical connection 7 with the primary image sensor 3, an electrical connection 8 with the second source of image information 4, and an output electrical connection 9 connected to a conversion table 12 having an electrical output connection 14.
  • a circuit 10 for controlling the sensitivity of the primary image sensor 3 is connected by an electrical connection 16 to the image processing circuit 5, by an electrical connection 17 to the primary image sensor 3 , by an electrical connection 18 to the shutter flat screen 13 and by an electrical connection 15 to the matrix flat screen 11.
  • the light separating means 21 has the function of separating the light rays which are incident to it into two light rays propagating on the one hand towards the primary image sensor 3 and on the other hand towards the secondary image sensor 23.
  • it may consist of partially reflecting mirrors, transparent plates with or without surface treatment, optical prisms such as those used in cameras with three image sensors each capturing a color, or even image recovery objective.
  • the second source of image information 4 includes a memory identical to that presented with reference to FIG. 2. It also includes the secondary image sensor 23 which captures an image 24 similar to image 6 with a sensitivity. different from that of the primary image sensor 3. POL that, the transparency or the aperture of the optical system located in front of the secondary image sensor 23 is different from that of the optical system located in front of the sensor primary image 3.
  • the light intensity value domains of points of scene 1 for which the image sensors 3 and 23 provide representative information are therefore different. J the image processing circuit 5 combines this information to provide on its output electrically connection 9 information corresponding to the combination of these two fields of light intensity values of points in the scene 1. -. ,
  • FIG. 4 s & iPfc represented, at the top, grids of charge transfer devices of an electronic image sensor and, below!, States of potentials of the grids, vertically thereof, at successive instants, potentials imposed by the gate potential sequencer presented in FIG. 2.
  • grids G1, G2, G3, G4 on a substrate 50 grids G5, G6, G7 on a substrate 51, G8 and G9 on a substrate 52.
  • the substrates 50, 51 and 52 correspond respectively to image sensors having four, three and two grids per photo-sensitive point of the photo-sensitive surface.
  • - Masks 53 mask light G2, G, G4, G6, G7 and G9 grids which are intended for transi _ ⁇ t. , charges created by opto-electronic effect on the Gl, G5 and G8 grids.
  • the first curved line L1 represents the potential levels during the shooting, ie while charges are formed on the grids G1, G5 and G8.
  • the following lines indicate, for successive instants, from top to bottom, the charge transfers carried out between the grids.
  • the points of these curved lines placed above the axes correspond to positive potentials, and below the axes to negative potentials.
  • the positive potential points form a barrier for the holes which are the charges transferred into charge transfer devices.
  • the negative potential points correspond to potential wells where the charges of the holes are kept.
  • the positions of the charges are represented by "+" signs.
  • the grids Gl, G5 and G8 have a negative potential while the other grids have a zero potential.
  • the positive electrical charges are created and stored by the gates G1, G5 and G8.
  • the grids Gl, G2, G3, G5, G6 have a negative potential, the other grids having a zero potential except for the grid G8 which has a very low negative potential.
  • the charges of the grids G1 and G5 are distributed respectively under the grids G2 and G3 on the one hand and G6 and G7 on the other hand
  • the charges created under the grid G8 disappear partially in the grid G8.
  • the grids, Gl, G3, G5, G7 and G9 have negative potentials, the other grids having zero potential.
  • the grids G3, G7 and G9 cc store charges, the number of which is the sum of the charges created during the second shot with a portion of the charges created during the first shot. of sight (li ll).
  • the second shot is from a shorter time or with a lower sensitivity than the first. In this way, no saturation of information can appear.
  • the grids G3, G7 and G9 form an array of memories placed in the primary image sensor, this array of memories being a second source of image information according to the present invention.
  • the potential zones or grids of each point of the primary image sensor can be controlled individually so that the creation of electric charges at each photo-sensitive point by opto-effect electronic is a decreasing function of the light intensity of the rays reaching this point.
  • the control of the potentials of these ⁇ ⁇ girls being effected by the sensitivity control means 10 in the same manner as the control of the matrix flat screen 11, by matrix servo control.
  • the device which is the subject of the present invention can be produced so as to be added to any pre-existing electronic camera or incorporated in the housing of a camera.
  • the applications of the device which is the subject of the present invention are mainly in shooting in uncontrolled lighting, outdoors, in endoscopy, in welding robotics, for example.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un dispositif d'augmentation de dynamique d'une caméra comportant un objectif (2), formant une image (6) d'une scène (1) sur un capteur d'images électronique primaire (3) possédant une première dynamique, et une seconde source d'informations d'images (4) correspondant à une image de ladite scène (1) et un circuit électronique de traitement d'image (5) combinant les informations provenant du capteur d'images primaire (3) et les informations provenant de la seconde source d'informations d'images (4) et fournissant des informations d'images représentatives de la scène (1) perçue avec un rapport, des intensités lumineuses les plus fortes sur les intensités lumineuses les plus faibles des zones de cette scène (1) représentées par ces informations d'images, supérieur à la dyanmique du capteur d'image primaire (3). Selon les modes de réalisation, la seconde source d'informations d'image (4) est soit un capteur d'images secondaire soit une mémoire conservant une image précédemment captée par le capteur d'images primaire (3). Préférentiellement, le dispositif comporte un moyen de commande (10) de la sensibilité du capteur d'image primaire (3) et un écran plat matriciel passif transmissif (11) placé optiquement devant le capteur d'images primaire (3) et atténuant les intensités lumineuses les plus fortes des rayons lumineux le traversant.

Description

"Dispositif d'augmentation de dynamique d'une caméra"
La présente invention concerne un dispositif d'augmenta¬ tion de dynamique d'une caméra, la rendant ainsi tolérante aux écarts importants de luminosité entre les points de la scène dont une image est perçue.
Ses applications sont principalement dans la prise de vues en éclairage non maîtrisé, en extérieur, en endoscopie, en robotique de soudure, par exemple.
Les dispositifs connus à ce jours, de type caméras à tubes où à dispositif de transfert de charges tolèrent très mal les éblouissements et possèdent une dynamique, rapport des éclairements les plus forts sur les éclairements les plus faibles simultanément et correctement perçus, très faible, de l'ordre de cent.
De plus, leur sensibilité n'est pas suffisante pour les prises de vues nocturnes.
D'autres dispositifs possédant un capteur d'images et un ou des écrans passifs placés optiquement devant le capteur d'images et contrôlés par lui possèdent une dynamique plus élevée mais présentent une instabilité d'image importante.
Ils réalisent effectivement un asservissement optique matri¬ ciel en boucle fermée, ce qui entraîne soit une oscillation du signal sortant et de l'image transmises, soit un temps de réponse très supérieur à celui au capteur d'images.
La présente invention entend remédier à ces inconvé¬ nients en restituant une image stable et une haute dynami¬ que, pouvant être supérieure à cent mille. De plus, l'image restituée peut correspondre à une très grande sensibilité.
Pour ce faire, le dispositif objet de la présente inven¬ tion est un dispositif d'augmentation de dynamique d'une caméra comportant un capteur d'images électronique primaire fonctionnant dans une bande spectrale et fournissant des informations d'image pour un domaine de valeurs d'intensités lumineuses lui parvenant selon une première dynamique, ladite dynamique correspondant aux rapports des intensités lumineuses les plus fortes sur les intensités lumineuses les plus faibles de ce domaine, et un objectif formant une image d'une scène sur ledit capteur d'images primaire, caractérisé en ce qu'il comporte une seconde source d'informations d'images, lesdites informations d'images provenant d'au moins une image de ladite scène prise à travers ledit objectif dans la même bande spectrale que celle du capteur d'images primaire et un circuit électronique de traitement d'image combinant les informations provenant du capteur d'images primaire et les informations provenant de la seconde source d'informations d'images et fournissant des informa¬ tions d'image représentatives de la scène perçue avec un rapport des intensités lumineuses les plus fortes sur les intensités lumineuses les plus faibles des zones de cette scène représentées par ces informations d'images restituées, ledit rapport étant supérieur à la dynamique du capteur d'images primaire.
La seconde source d'informations d'image peut comporter un capteur d'images secondaire captant la même image que la capteur d'images primaire mais avec une sensibilité diffé¬ rente. a seconde source d'informations d'images peut aussi comporter une mémoire d'image. Les informations d'images mémorisées dans ladite mémoire d'image peuvent correspondre à une image prise précédemment par le capteur d'image pri¬ maire, à une image provenant d'un traitement effectué sur une image précédemment captée par le capteur d'images pri¬ maire, une image provenant de plusieurs prises de vues ef¬ fectuées précédemment par le capteur d'images primaire, combinées ou additionnées entre elles.
D'autres circuits électroniques et fonctions addition- nelles sont présentés. En particulier, différents systèmes de traitement d'informations d'image sont adaptables à ces différents modes de réalisation. Ils concernent notamment le contrôle de la sensibilité du capteur d'image primaire, sur toute sa surface ou par zones grâce à un écran plat matriciel placé optiquement devant le capteur d'images primaire.
D'autres systèmes additionnels concernent la restitution d'un signal représentatif d'une image possédant une réponse mono- tone au sens mathématique du terme, en fonction des intensi¬ tés lumineuses des points de la scène perçue par le capteur d'images primaire.
La description qui va suivre, faite en regard des des- sins annexés dans un but explicatif et nullement limitatif permet de mieux comprendre les avantages, buts et caracté¬ ristiques de l'invention.
Il est rappelé que, pour une capteur d'images, la dyna¬ mique est définie comme étant, pour les rayons lumineux in- cidents sur ledit capteur d'images, le rapport des intensi¬ tés lumineuses les plus fortes sur les intensités lumineuses les plus faibles qu'il perçoit simultanément et correctement. Entre ces deux valeurs, il restitue des informations d'image représentatives de l'intensité lumineuse. La valeur la plus faible est égale à la sensibilité. Au dessus de la valeur la plus forte, le capteur est saturé et les informations d'images sont constantes.
Dans un but explicatif, ne sont représentés dans cette description que des capteurs d'images de type à transfert de charges et des écrans plats à polariseurs. Tout autre type de capteurs d'images, à semi-conducteurs ou à tubes cathodi¬ ques par exemple, et d'écrans plats sont cependant conformes à l'esprit de l'invention.
Le capteur comporte une surface photo-sensible et des circuits de commande de onctionnement de chaque point de cette surface photo-sensible. Pour la clarté de la descrip¬ tion les circuits de commande, connus en soi, ne sont pas représentés dans les figures ni détaillés dans la descrip¬ tion. Dans toute la description, le mot "image" désigne aussi les trames fournies par certains capteurs d'image, pour lesquels deux trames forment une image.
Dans un but de clarté, les horloges et alimentations nécessaires au fonctionnement des différents modes de réali- sation du dispositif ne -sont pas représentés dans cette description. La figure 1 est une représentation schématique du dispo¬ sitif objet de la présente invention.
La figure 2 est une représentation schématique d'un pre¬ mier mode de réalisation, préférentiel, du dispositif selon l'invention comportant un unique capteur d'images.
La figure 3 est une représentation schématique d'un se¬ cond mode de réalisation du dispositif selon l'invention comportant deux capteurs d'images de sensibilités différen¬ tes. La figure 4 est une représentation de potentiels de com¬ mande de grilles d'un capteur d'images à transfert de charges incorporé aux deux modes de réalisation du disposi¬ tif objet de l'invention, tels que représentés dans les fi¬ gures 2 et 3. Dans la figure 1 sont représentés une scène 1 et, sur un axe optique A et dans un boîtier de caméra B partiellement représenté, un écran plat obturateur 13, un objectif 2 for¬ mant une image 6 de la scène 1 sur un capteur d'images électronique primaire 3 et un écran plat matriciel 11 placé optiquement devant le capteur d'images primaire 3. Le cap¬ teur d'images primaire 3 comporte un obturateur électronique 47. En dehors de cet axe optique et dans le boîtier de camé¬ ra B, sont représentés une seconde source d'informations d'image 4, un circuit électronique de traitement d'image 5 possédant une liaison électrique 7 avec le capteur d'images primaire 3, une liaison électrique 8 avec la seconde source d'informations d'image 4, et une liaison électrique de sortie 9 reliée à une table de conversion 12 possédant une connexion électrique de sortie 14. Un circuit de commande 10 de la sensibilité du capteur d'images primaire 3 est relié par une connexion électrique 16 au circuit de traitement d'image 5, par une connexion électrique 17 au capteur d'ima¬ ges primaire 3, par une connexion électrique 18 à l'écran plat obturateur 13 et par une connexion électrique 15 à l'écran plat matriciel 11.
Les connexions électriques peuvent comporter une ou plu- sieurs liaisons électriques de manière à transmettre des informations en série ou en parallèle.
L'objectif 2 est de type connu, notament dans la réali¬ sation de caméras vidéo, et est soit interchangeable soit définitivement lié avec le boîtier de caméra B.
Le capteur d'images primaire 3 est de type connu, notam¬ ment dans la réalisation de caméras électroniques et vidéos. Il capte correctement et simultanément des intensités lumi¬ neuses lui parvenant dans une bande spectrale donnée, dans un domaine de valeur d'intensités lumineuses limité. Sa sensibilité définit la valeur la plus faible de ce domaine et dépend de la transparence des composants optiques qui le séparent de la scène 1, valeur aussi appelée ouverture. Sa dynamique est définie comme étant, pour les rayons lumineux incidents sur ce capteur d'images primaire 3, le rapport des intensités lumineuses les plus fortes sur les intensités lumineuses les plus faibles qu'il perçoit simultanément et correctement. Entre ces deux valeurs extrêmes, il restitue des informations d'image représentatives de l'intensité lu- mineuse. La valeur la plus faible est égale à la sensibili¬ té. Au dessus de la valeur la plus forte, le capteur est saturé et les informations d'images sont constantes, dans la suite nous appelons "domaine de réponse" le domaine des valeurs d'intensités lumineuses des zones de la scène 1 pour lesquels les valeurs des intensités lumineuses incidentes sur la capteur d'images primaire 3 sont entre ces deux va¬ leurs extrêmes.
Ce capteur d'images primaire 3 comporte une surface photo-sensible et un circuit de commande de fonctionnement de chaque point de cette surface photo-sensible.
Sur la liaison électrique 7, le capteur d'images pri¬ maire 3 fournit des informations représentatives de l'inten¬ sité lumineuse reçue par chaque point de sa surface photo¬ sensible, intensité lumineuse provenant d'une zone de la scène 1 et formant une image 6 sur cette surface photo-sen¬ sible. Ces informations d'image sont fournies de manière séquentielle, c'est à dire représentant l'intensité lumineu¬ se incidente arrivant successivement sur chacun des points du capteur d'images primaire 3.
La seconde source d'informations d'image 4 fournit sur la liaison électrique 8, et de manière simultanée avec le cap¬ teur d'images primaire 3, des informations d'image correspon¬ dant à la scène 1 prise à travers l'objectif 1. C'est à dire que pour chaque point de la scène i pour lequel l'objectif 2 forme une image sur un point du capteur d'images primaire 3, les informations concernant ce point de la scène 1 sont transmises simultanément par le capteur d'image primaire 3 et de la seconde source d'informations d'images 4.
La seconde source d'informations d'images 4 est consti¬ tuées soit d'un capteur d'images secondaire captant la même image que la capteur d'images primaire 3 mais avec une sensi¬ bilité différente (figure 3) soit d'une mémoire d'image dans laquelle sont mémorisées des informations d'images provenant du capteur d'images primaire 3 (figure 2).
Dans ce dernier cas, les informations d'images sortant de ladite mémoire d'image sur la liaison électrique 8 peuvent correspondre à une image prise précédemment par le capteur d'images primaire 3 avec une sensibilité différente de celle correspondant à l'image sortant simultanément de ce capteur d'images primaire 3, à une image provenant d'un traitement effectué sur une image précédemment captée par le capteur d'images primaire, une image provenant de plusieurs prises de vues effectuées précédemment par le capteur d'images primaire 3, combinées ou additionnées entre elles.
En général, les informations provenant du capteur d'ima- ges primaire 3 et de la seconde source d'informations d'image 4 correspondent à des images de la scène 1 vue avec des sen¬ sibilités différentes, correspondant donc aussi à des domai¬ nes d'intensités lumineuses des points de la scène 1 différ- rentes. Le circuit de traitement d'images 5 combine les informa¬ tions provenant du capteur d'images primaire 3, sur la liai- - 7 -
son électrique 7, aux informations provenant de la seconde source d'informations d'image 4, sur la liaison électrique 8 de telle manière que des informations représentatives de la scène 1 sortant du circuit de traitement d'images sur la liaison électrique 9 possède un rapport des intensités lumi¬ neuses les plus fortes sur les intensités lumineuses les plus faibles des points de cette scène 1 représentées par ces informations d'image, supérieur à la dynamique du cap¬ teur d'images primaire. S En effet, la combinaison d'informations d'image effec¬ tuée par le circuit de traitement d'image 5 est effectuée sur des domaines de valeurs d'intensités lumineuses de la scène 1 différentes et les utilise chacun intégralement.
Cette combinaison peut être une simple addition. D'au- 5 très modes de fonctionnement du circuit de traitement d'ima¬ ges 5 sont présentés plus loin en regard des figures 1 et 2. Le dispositif selon l'invention permet donc l'augmenta¬ tion de dynamique d'une caméra dont le boitier B comporte le capteur d'images primaire 3 et l'objectif 2 formant l'image " 6 de la scène 1 sur le capteur d'images primaire 3 Pour cela, il comporte une seconde source d'informations d'images 4 pro¬ venant d'au moins une image de ladite scène 1 et un circuit électronique de traitement d'image 5 combinant les informa¬ tions pi uvenant du capteur d'images primaire 3 et les infor- 5 mations provenant de la seconde source d'informations d'ima¬ ges 4 et fournissant des informations d'image représentati¬ ves de la scène 1 avec un rapport des intensités lumineuses les plus fortes sur les intensités lumineuses les plus fai¬ bles des zones de cette scène 1 représentées par ces infor- 0 mations d'images, supérieur à la dynamique du capteur d'ima¬ ges primaire 3.
La table de conversion 12 effectue une application, au sens mathématique du terme entre deux ensembles de valeurs de signaux, l'un lui provenant sur la connexion 9, l'autre sortant sur la connexion" 14. Pour cela, la table de conver¬ sion comporte, par exemple, une mémoire sur laquelle le bus d'adresse est relié à la connexion 9 et le bus de donnée est relié à la connexion 14. Cette mémoire est chargée préalable¬ ment par un dispositif non représenté. Elle peut être une mé¬ moire vive, dynamique ou statique ou une mémoire morte, éven- tuellement programmable. Cette table de conversion a pour avantage de mettre en forme les informations d'images sor¬ tant du dispositif de manière à ce que leur visualisation sur un moniteur soit plus facile.
L'écran plat obturateur 13, qui est commandé par le cir- cuit de commande 10 de la sensibilité du capteur d'images primaire 3 par l'intermédiaire de la connexion électrique 18 possède une transmittance commandée électriquement sur une seule zone de fonctionnement optique. Pour cela, l'écran plat obturateur 13 peut notament comporter un écran plat à cristaux liquides, par exemple nematique ou férroélectrique et deux polariseurs entre lesquels se trouve le cristal 1iquide.
L'écran plat obturateur 13 fait, en fonction de sa transmittance, varier la sensibilité du capteur d'images primaire 3.
L'écran plat matriciel 11 possède un réseau de points pour lesquels la transmittance est commandée indépendament de manière électrique. Pour cela, l'écran plat matriciel 1 1 peut, par exemple, comporter un écran à cristaux liquides utilisé dans certains téléviseurs de poches. Un signal élec¬ trique de commande de transmittance de chacun des points de l'écran plat matriciel 11 est envoyé, à travers la connexion électrique 15, par le circuit de commande 10 de la sensibi¬ lité du capteur d'images primaire 3. La transmittance de chaque point de l'écran plat matriciel 11 commande la sensi¬ bilité des points du capteur d'images primaire 3 qui se trouve optiquement derrière lui.
En fonction des informations qui lui sont transmises, sur la connexion électrique 16, par le circuit de traitement d'image 5, le circuit de commande 10 de la sensibilité du capteur d'images primaire 3, commande une transparence de chaque point de l'écran plat matriciel 11 selon une fonction décroissante de l'intensité lumineuse reçue par les points du capteur d'images primaire 3 qui sont optiquement placés derrière ledit point de l'écran plat matriciel 11. De cette manière, la sensibilité des points du capteur d'images primaire 3 est une fonction décroissante de l'in¬ tensité lumineuse des rayons lumineux qui l'atteignent.
Enfin, le fonctionnement opto-électronique de chaque point du capteur d'images primaire 3 est commandé par le circuit de commande 10.
D'une part le circuit de commande 10 contrôle la durée de ce fonctionnement opto-électronique par commande de l'obturateur électronique 47 du capteur d'images primaire 3. Pour cela, il envoie, gr&ce à la connexion électrique 17 soit une impuslsion d'une durée égale à celle de ce fonc¬ tionnement opto-électronique soit un code qui correspond à cette durée, selon le type de capteur d'image primaire 3 utilisé. La variation de la durée de fonctionnement opto¬ électronique du capteur d'images primaire 3 commandée par 1 ' obturateur électronique 47 correspond à une variation de sensibilité du capteur d'images primaire 3.
D'autre part, il commande la tension de commande de chacun des points du capteur d'images primaire 3. Enfin, il commande indépendament la durée de fonctionnement opto- électronique de chacun des points du capteur d'images pri¬ maire 3. Pour ces deux dernières fonctions, le capteur d'images primaire 3 doit être adapté et des liaisons matri¬ cielles avec chacun des points de ce capteur d'images pri¬ maire 3 doivent être électriquement accessibles par le cir- cuit de commande 10.
Il est à noter que, selon l'invention, les zones de po¬ tentiel ou grilles de chaque point du capteur d'images pri¬ maire 3 peuvent être commandées individuellement de manière à ce que la création de- ôhrarges électriques en chaque point photo-sensible par effet op^to-électronique soit une fonction décroissante de 1 ' intensité' lumineuse des rayons atteignant ce point. La commande des potentiels de ces grilles étant effectuée par le moyen de commande de sensibilité 10 de la même manière que la commande de l'écran plat matriciel 11, par asservissement matriciel. Selon un premier mode de fonctionnement, le capteur d'images primaire 3 prend des images avec une sensibilité alternativement haute et basse commandée par le circuit de commande de sa sensibilité 10. La seconde source d'informa¬ tions d'image 4 comporte une mémoire d'image qui mémorise des informations d'images et les restitue comme indiqué ci- dessus et le circuit électronique de traitement d'images 5 combine les informations sortant de la mémoire et du capteur d'images primaire 3.
Selon un second mode de fonctionnement, le capteur d'images primaire 3 prend des images avec une sensibilité constante, la seconde source d'informations d'image 4 com¬ porte une mémoire dans laquelle sont mémorisées les infor¬ mations sortant du circuit de traitement d'image 5, le cir¬ cuit de traitement d'image 5 effectuant une moyenne pondérée des informations d'images provenant du capteur d'images pri¬ maire 3 et de la mémoire, avec un coefficient de pondération variant en fonction des intensités lumineuses auxquelles correspondent les informations d'image et restituant une image à la même fréquence que le capteur d'images primaire 3. Selon ce second mode de fonctionnement, les informations mémorisées dans la mémoire correspondent à une sensibilité et à une dynamique plus grandes que les informations prove¬ nant du capteur d'images primaire 3.
Selon un troisième mode de fonctionnement, le capteur d'image primaire 3 fonctionne avec une fréquence élevée, la seconde source d'informations d'image 4 comporte une mémoire dans laquelle sont mémorisées des informations sortant du circuit de traitement d'image 5 à la même fréquence élevée, le circuit de traitement d'image combinant dans la mémoire les informations provenant successivement du capteur d'ima¬ ges primaire 3 et celles mémorisées dans la mémoire et li- - li ¬
sant la mémoire à une fréquence plus faible que la fréquen¬ ce de fonctionnement du capteur d'images primaire et resti¬ tuant ainsi des informations d'images à cette fréquence plus faible. Selon un quatrième mode de onctionnement, la seconde source d'information d'image 4 comporte une réseau de mémoi¬ res placées sur le composant capteur d'images primaire 3, à côté de chaque point de sa surface photo-sensible et le cir¬ cuit de traitement d'images 5 contrôle le coefficient de transfert des informations d'image de chaque point de la surlace photo-sensible vers la mémoire juxtaposée en fonc¬ tion de l'intensité lumineuse incidente sur ledit point et lit ensuite cette mémoire et restitue ainsi des informations d'image de la scène. Un exemple de ce quatrième mode de fonctionnement est présenté en regard de la figure 4.
Selon un cinquième mode de fonctionnement, la seconde source d'informations d'images comporte une mémoire dans la¬ quelle sont mémorisées des informations d'état de l'écran plat 11 et/ou des informations d'influence de chaque point de l'écran plat matriciel 11 et le circuit de traitement d'image calcule pour chaque point du capteur d'images pri¬ maire 3, la transparence du système optique qui le précède et les intensités lumineuses de la zone de la scène 1 dont la lumière atteint ledit point du capteur d'images primaire 3.
Ces cinq modes de fonctionnement sont présentés en re¬ gard de la figure 2 concernant un mode de réalisation préférentiel .
Selon un autre mode de réalisation, présenté en regard de la figure 3, deux capteurs d'images captant simultanément la même image avec des sensibilités différentes fournissent des informations d'image au circuit de traitement d'images qui combine ces informations.
Différents systèmes de traitement optique ou électroni- que d'informations d'image sont adaptables à ces deux modes de réalisation. Ils concernent notamment le contrôle de la sensibilité du capteur d'image primaire 3, sur toute sa sur¬ face ou par zones grâce à l'écran plat matriciel 11, la transformation d'une caméra monochrome en caméra couleur de haute résolution. Dans la figure 2 sont représentés une scène 1 et, sur un axe optique A et dans un boîtier de caméra B partiellement représenté, un écran plat trichrome 25, un écran plat obturateur 13, un objectif 2 formant une image 6 de la scène 1 sur un capteur d'images primaire 3 électronique et comportant un diaphragme commandé électriquement 46 et un écran plat matriciel 11 placé optiquement devant le capteur d'images primaire 3. Le capteur d'images primaire comporte un obturateur électronique 47. En dehors de cet axe optique et dans le boîtier de camé¬ ra B, sont représentés une seconde source d'informations d'image 4 comportant une mémoire d'image 19, une mémoire d'état 26 de l'écran plat matriciel 11, une mémoire de don¬ nées géométriques 27, un circuit électronique de traitement d'image 5 possédant deux liaisons électrique 7A et 7B avec le capteur d'images primaire 3, huit liaisons électriques 8A, 8B, 8C, 8D, 8E, 8F, 8G et 8H avec la seconde source d'informations d'image 4,, les connexions électriques 8A et 8B et 8G étant reliées à la mémoire d'image 19, les connexions électriques 8C, 8D, et 8E étant reliées à la mé¬ moire d'état 26 de l'écran plat matriciel 11, les connexions électriques 8F et 8G étant reliées à la mémoire de données géométriques 27, et une liaison électrique de sortie 28 du circui".. de traitement d'image 5, reliée indirectement à une table de conversion 12 possédant une connexion électrique de sortie 14. Un circuit de commande 10 de la sensibilité du capteur d'images primaire 3 est relié en ses entrées par une connexion électrique 16 au circuit de traitement d'image 5 et par une connexion électrique 32 à la mémoire d'état 26, et, en ses sorties, par une connexion électrique 17 au cap¬ teur d'images primaire 3, par une connexion électrique 18 à l'écran plat obturateur 13, par une connexion électrique 15 à l'écran plat matriciel 11 et au diaphragme électrique 46. Des sorties de la mémoire d'état 26 sont reliées respective¬ ment à une entrée de la mémoire de données géométriques 27 et à une entrée du circuit de commande 10.
La table de conversion 12 possède une connexion d'entrée de données 9 et est reliée .électriquement en sa sortie à un convertisseur numérique analogique 29 possédant une connexion de sortie 30. D'une part, le circuit de traitement d'image 5 comporte un détecteur de début d'image 31 relié à la sortie du cap¬ teur d'images primaire 3 et un séquenceur 33 de commande de potentiel de grilles lui même relié en son entrée au détec¬ teur de début d'image 31 et, en sa sortie, à la connexion électrique 7B du capteur d'image primaire 3. D'autre part, le circuit de traitement d'image 5 comporte un circuit de fonction analogique 34, un convertisseur analogique numéri¬ que 35, un multiplieur 36, un additionneur 37 reliés entre eux successivement. L'additionneur 37 est relié en sa sortie à la connexion 8B et à une entrée d'un commutateur 40 dont la deuxième entrée est reliée à la connexion 8A et dont l'unique sortie est reliée à la connexion 9 de la table de conversion 12. Un commutateur 39 relie l'une de ses deux entrées, liées à une table de conversion 38 et à la connexion 8A, à 1 ' additioneur 37. La table de conversion 38 est reliée en son entrée- t la sortie du commutateur 40. Un moyen de mesure de contraste 41 est relié en entrée à la connexion 14 et en sortie à la table de conversion 12 et au circuit de commande 10 de la sensibilité du capteur d'images primaire 3. Un détecteur de halo d' éblou-issement 48 est relié aux connexions 8A et 8B en ses entrées et au circuit de commande 10 en sa sortie. Un circuit à seuil variable 42 est relié en entrée à la sortie du capteur d'images primaire 3 et à la mémoire d'état*26 de l'écran plat matriciel 11 et en sortie à ladite mémoire d'état 26. Un cal-culateur 43 est relié en ses entrées à la mémoire d'état 26 et à la mémoire de données géométriques 27 et, à sa sortie, au multiplieur 36. Un diviseur par deux 44 est relié en son entrée à la connexion 7A de sortie du capteur d'images primaire 3 et en sa sortie au circuit de commande 10, à des commandes de po- sition des commutateurs 39 et 40 et à un diviseur par trois 45 lui-même relié à l'écran plat trichrome 25.
Les connexions électriques peuvent comporter une ou plu¬ sieurs liaisons électriques de manière à transmettre des informations en série ou en parallèle. Un ensemble de circuit D comporte le commutateur 40, la table de conversion 12 et le convertisseur numérique analo¬ gique 29. Un ensemble de circuit C comporte les circuits de l'ensemble de circuit D auxquels s'ajoutent le circuit de fonction analogique 34, le convertisseur analogique numéri- que 35, le multiplieur 36, l'additionneur 37, le commutateur 39 et la table de conversion 38.
Le capteur d'images primaire 3 électronique est de type connu, notament dans la réalisation de caméras vidéos. Il capte correctement et simultanément des intensités lumineu- ses lui parvenant dans une bande spectrale donnée, dans un domaine de valeur d'intensités lumineuses limité. Sa sensi¬ bilité définit la valeur la plus faible de ce domaine et dépend de la transparence des composants optiques qui le sé¬ parent de la scène 1, valeur aussi appelée ouverture. Sa dy- namique est définie comme étant le rapport des intensités lumineuses les plus fortes sur les intensités lumineuses les plus faibles qu'il perçoit simultanément et correctement. Entre ces deux valeurs extrêmes, il restitue des informa¬ tions d'image représentatives de l'intensité lumineuse. La valeur la plus faible est égale à la sensibilité. Au dessus de la valeur la plus forte, le capteur est saturé et les informations d'image sont constantes, dans la suite nous ap¬ pelons "domaine de réponse" le domaine des valeurs d'inten¬ sités lumineuses des zones de la scène 1 pour lesquels les valeurs des intensités lumineuses incidentes sur la capteur d'images primaire 3 sont entre ces deux valeurs extrêmes. Ce capteur comporte une surface photo-sensible et un circuit de commande de fonctionnement de chaque point de cette surface photo-sensible.
Sur la liaison électrique 7A, le capteur d'images pri- maire 3 fournit des informations représentatives de l'inten¬ sité lumineuse reçue par chaque point de sa surface photo¬ sensible, intensité lumineuse provenant d'une zone de la scène 1 et formant une image 6 sur cette surface photo¬ sensible. Ces informations d'image sont fournies de manière séquentielle, c'est à dire représentant l'intensité lumi¬ neuse incidente arrivant successivement sur chacun des points du capteur d'images primaire 3.
La mémoire d'image 19, incorporée à la seconde source d'informations d'image 4 fournit sur la liaison électrique 8A, et de manière simultanée avec le capteur d'images pri¬ maire 3, des informations d'image correspondant à la scène 1 prise à travers l'objectif 1. C'est à dire que pour chaque point de la scène 1 pour lequel l'objectif 2 forme une image sur un point du capteur d'images primaire 3, les informa- tions concernant ce point de la scèrn-. 1 sont transmises simultanément par le capteur d'image primaire 3 et de la seconde source d'informations d'images 4.
Dans la mémoire d'image 19 sont mémorisées les informa¬ tions d'images provenant, par l'intermédiaire de la connexion 8B, du capteur d'images primaire 3 après traite¬ ment par le circuit de traitement d'images 5. Le circuit de fonction analogique 34 a pour fonction d'amplifier les signaux les plus faibles qui sortent du capteur d'images primaire 3 sans amplifier les signaux les plus forts. Le circuit de fonction analo-gique 34 réalise, par exemple une fonction logarithmique conservant les valeurs extrêmes des informations d'image sortant du capteur d'images primaire 3. Le convertisseur analogique-numérique 35 convertit en don¬ nées numériques parallèles le signal sortant du circuit de fonction analogique 34. Le multiplieur 36 multiplie les va¬ leurs numériques sortant du convertisseur analogique numéri- que 35 par les valeurs numériques sortant du calculateur 43. Il est décrit plus loin comment le calculateur 43 fournit des valeurs numériques correspondant à la transparence de l'écran plat matriciel 11, pour chaque point du capteur d'images primaire 3. L'additionneur 37 additionne les va¬ leurs numériques sortant du multiplieur 36 par les valeurs numériques sortant du commutateur 39.
Le diviseur par deux 44 indique au circuit de commande IG la parité du numéro de l'image transmise par le capteur d'images primaire 3 et commute parallèlement les commuta¬ teurs 39 et 40.
Dans un but de clarté, les modes de fonctionnement pré¬ sentés ci-après permettent de comprendre la fonction de chacun des composants présentés en regard de la figure 2. Selon un premier mode de fonctionnement, le circuit de commande 10 de la sensibilité du capteur d'images primaire 3 fait alterner la sensibilité moyenne du capteur d'images primaire 3 entre deux valeurs qui lui sont fournies par le moyen de mesure de contraste 41, en commandant l'écran plat obturateur 13, le diaphragme électrique 46 et l'obturateur électronique 47 du capteur d'images primaire 3.
Pendant que le circuit de commande 10 commande la sensi¬ bilité la plus haute du capteur d'images primaire 3, le cout- mutateur 39 connecte la sortie 8A de la mémoire d'images 19 à l'entrée de l'additionneur 37 et le commutateur 40 connec¬ te l'additionneur 37 à la table de conversion 12. Les commu¬ tateurs 39 et 40 sont dans les positions inverses pendant que le circuit de commande commande la sensibilité la plus basse du capteur d'images primaire 3. De cette manière, les informations sortant sur les sorties 14 et 30 du dispositif correspondent à la somme des informations provenant de deux domaines de réponse du capteur d'images primaire 3 diffé¬ rents. La dynamique de la caméra est alors le produit de la dynamique du capteur d'image primaire par le ratio de la sensibilité la plus faible, exprimée en lux, sur la sensibi- lité la plus forte.
Le circuit de commande 10 contrôle la durée de fonction¬ nement opto-électronique par commande de l'obturateur élec¬ tronique 47 du capteur d'images primaire 3. Pour cela, il envoie, grâce à la connexion électrique 17 soit une impul¬ sion d'une durée égale à celle de ce fonctionnement opto¬ électronique soit un code qui correspond à cette durée, selon le type de capteur d'images primaire 3 utilisé.
Il est à noter que le nombre de sensibilités différentes commandées par le circuit de commande 10 peut être supérieur à deux, auquel cas les commutateurs 39 et 40 possèdent ce nombre de positions et le diviseur 44 divise par ce nombre. Selon un second mode de fonctionnement, le circuit de commande 10 de la sensibilité du capteur d'images primaire 3 ne fait pas alterner la sensibilité du dit capteur. Les com¬ mutateurs 39 et 40 sont bloqués de telle manière que la ta¬ ble de conversion 38 est connectée à l'additionneur 37, la position du commutateur 40 étant indifférente. La table de conversion 38 effectue une fonction croissante puis décrois- santé en fonction des valeurs numériques "x" arrivant en son entrée. Par exemple, cette fonction est de la forme
((racine enième de x) moins x) divisé par x maximum. Il se produit donc une accumulation dans la mémoire d'image 19 d'autant plus forte que la valeur x est faible. De cette manière, la sensibilité de la caméra est augmentée ainsi que sa dynamique et les effets de rémanences sonl limités aux valeurs x les plus faibles pour lesquels ces ef¬ fets sont moins perceptibles. L'augmentation de dynamique provient de l'augmentation du rapport signal sur bruit dû à l'accumulation forte pour les valeurs faibles de x pour les¬ quels le bruit est le plus important. Pour les formes de fonction citées plus haut, la réponse de la caméra est de la forme racine enième de x.
Selon un troisième mode de fonctionnement, le dispositif fonctionne comme selon le second mode de fonctionnement mai le commutateur 40 est dans une position fixe telle que la table de conversion 12 est constament reliée à la mémoire d'image 19. Le capteur d'image fonctionne à une fréquence élevée et la table de conversion 12 lit la mémoire d'image 19 avec une fréquence faible. De cette manière, l'augmenta- tion de dynamique de la caméra est similaire à celle qui est présentée dans le second mode de onctionnement mais la ré- manence est atténuée.
Selon un quatrième mode de fonctionnement, le dispositif fonctionne comme selon le troisième mode de fonctionnement mais le commutateur 39 change de position et ne connecte aucune de ses deux entrée à sa sortie pendant une durée de restitution d'une image par le capteur d'images primaire 3 après chaque durée de lecture de la mémoire d'image 19 par la table de conversion 12. De cette manière, la rémanence n'existe plus à la sortie du dispositif puisque les informa¬ tions présentes dans la mémoire d'image 19 sont renouvelées à chaque lecture.
Les cinquième et sixième modes de fonctionnement utili¬ sent la commande de l'écran plat matriciel 11 pour faire varier la sensibilité du capteur d'images primaire 3 de ma¬ nière matricielle.
L'écran plat matriciel 11 possède un réseau de points pour lesquels la transmittance est commandée individuelle¬ ment de manière électrique. Pour cela, l'écran plat matri- ciel 11 peut, par exemple, comporter un écran à cristaux liquides utilisé dans certains téléviseurs de poches. Un signal électrique de commande de transmittance de chacun des points de l'écran plat matriciel 11 est envoyé, à tra¬ vers la connexion électrique 15, par le circuit de commande 10 de la sensibilité du capteur d'images primaire 3. Ce si¬ gnal d'état est fourni au circuit de commande 10 par la mé¬ moire d'état comme indiqué ci-après. La transmittance de chaque point de l'écran plat matriciel 11 commande la sensi¬ bilité des points du capteur d'images primaire 3 qui se trouve optiquement derrière lui.
En fonction des informations qui lui sont transmises, sur la connexion électrique 16, par le circuit de traitement d'image 5, le circuit de commande 10 de la sensibilité du capteur d'images primaire 3, commande une transparence de chaque point de l'écran plat matriciel 11 selon une fonction décroissante de l'intensité lumineuse reçue par les points du capteur d'images primaire 3 qui sont optiquement placés derrière ledit point de l'écran plat matriciel 11.
De cette manière, la sensibilité des points du capteur d'images primaire 3 est une fonction décroissante de l'in¬ tensité lumineuse des rayons lumineux qui l'atteignent.
La mémoire de données géométriques 27 conserve, pour un point quelconque de l'écran plat matriciel 11, les facteurs d'influence sur chacun des points du capteur d'images pri¬ maire 3 qui sont optiquement derrière lui. Ces facteurs dé¬ pendent de la distance entre l'écran plat matriciel 11 et le capteur d'images primaire 3, de la position et de l'ouver¬ ture du diaphragme électrique 46, de l'état d'obscurcissement des points de l'écran plat matriciel! 11 entourant ledit point quelconque. Cette influence optique est un effet de la pro¬ jection, par les rayons lumineux provenant de la scène 1 à travers le diaphragme électrique 46, des points de l'écran plat matriciel 11 sur la surface photo-sensible du capteur d'images primaire 3. Le diaphragme électrique 46 étant relié à une entrée de la mémoire de données géométriques 27, ainsi que la mémoire d'état 26 de l'écran plat matriciel 11, la mé¬ moire de données géométriques 27 peut fournir les facteurs d'influence optique au calculateur 43. Celui-ci calcule l'in¬ verse du facteur d'atténuation optique des rayons lumineux parvenant à chaque point du capteur d'images primaire 3. Cet inverse étant multiplié par la valeur d'intensité lumineuse perçue par ledit point, par le multiplieur 36, les valeurs sortant du multiplieur correspondent à une sensibilité constante sur l'ensemble de la surface photo-sensible du capteur d'images primaire 3. L'asservissement de l'écran plat matriciel 11 dépendant de la scène réelle 1, il est stable. Ceci correspond au cinquième mode de fonctionnement. Selon le sixième mode de fonctionnement du dispositif objet de la présente invention, la mémoire d'état 26 de l'écran plat matriciel 11 permet d'éviter les oscillations de l'image dues à l'asservissement en boucle fermée. Pour cela, le circuit à seuil variable 42 compare pour chaque point photo-sensible du capteur d'images primaire 3, la valeur d'intensité lumineuse incidente sur ce point, valeur qui est fournie par la connexion 7A du dit capteur d'images primaire 3, avec un seuil dépendant de l'état de transparen¬ ce du point de l'écran plat matriciel 11 qui se trouve opti¬ quement devant ce point du capteur, l'information d'état étant fournie par la mémoire d'état 26. En fonction de cet état de transparence, un seuil est fixé. Si le seuil est dé¬ passé pour au moins un point de du capteur d'images primaire 3 se trouvant derrière ledit point de l'écran plat matriciel 11, le circuit à seuil variable 42 commande l'obscurcisse¬ ment maximal de ce point correspondant de l'écran plat ma¬ triciel 11, en envoyant une information à la mémoire d'état 26. Si le seuil n'est pas dépassé, pour aucun des points du capteur d'images primaire 3 se trouvant optiquement derrière ledit point de l'écran plat matriciel 11, le circuit à seuil variable commande la transmittance maximale de ce point cor¬ respondant de l'écran plat matriciel 11, en envoyant une autre information à la mémoire d'état 26. De cette manière, pour une scène 1 fixe, les commandes d'état de l'écran plat matriciel 11 sont constantes, la variation de seuil maximale correspondant au contraste maximum de l'écran plat matriciel 11. Aucune oscillation de l'état des points de l'écran plat matriciel 11 ni des informations d'image sortant du capteur d'images primaire 3 n'est possible.
Il est à noter que, pour chaque point de l'écran plat matriciel, le ratio de l'atténuation optique effectuée par ledit point sur les points du capteur d'images primaire 3 placés optiquement derrière lui, sur l'atténuation optique minimale est toujours inférieur au ratio du seuil utilisé sur le seuil minimal. C'est cet effet d'optique géométrique correspondant à la projection, par les rayons lumineux tra¬ versant le diaphragme électrique 46, des points de l'écran plat matriciel 11 sur le capteur d'images primaire 3 qui rend l'asservissement stable. II est aussi à noter que ce mode de fonctionnement est décrit pour un écran plat ne possédant que deux états, l'un transparent, l'autre opaque, pour chacun de ses points. Une adaptation à un écran plat possédant des niveaux de transpa¬ rence intermédiaire est aisée pour l'homme de l'art, des seuils correspondant à ces niveaux de transparence étant alors utilisés selon la règle de stabilité d'asservissement explicitée plus haut.
Pour les cinquième et sixième modes de fonc ionnement, il est à noter que les informations conservées dans la mé-
15 moire d'état 26 correspondent à au moins une image de la scène 1, prise à travers l'objectif 2. Le circuit de trai¬ tement d'image 5 effectue la combinaison de ces informa¬ tions avec celles provenant du capteur d'images primaire 3 et restituant des informations d'images de la scène 1 cor- respondant à une dynamique supérieure à celle du capteur d'images primaire 3.
Le septième mode de fonctionnement utilise le détecteu. de début d'image 31 et le séquenceur de commande de poten¬ tiel de grille 33. o c
Le détecteur de début d'image 31 indique au séquenceur 33 de commande de potentiel de grille le début d'image sor¬ tant du capteur d'images primaire 3 sous forme d'informa¬ tions d' image.
Le séquenceur 33 envoie alors des signaux de potentiel à des grilles du capteur d'images primaire 3 de telle ma¬ nière qu'un transfert partiel des charges électriques crées à sa surface est transférée à sa sortie 7A comme expliqué ci-après, sur un exemple de structure de capteur d'image primaire à transfert de charges. Dans cet exemple, pour un o c capteur d'images primair^ 3 comportant quatre zones de po¬ tentiel côte à côte pour chaque point de la zone photo-sen- sible, les dites zones de potentiel possédant un potentiel commandé par le séquenceur 33, quatre grilles définissant chacune un potentiel pour toutes les zones identiques de ces points sont accessibles par le séquenceur 33. Ainsi tous les points photo-sensibles du capteur d'images primaire 3 possè¬ dent simultanément la même configuration électrique de po¬ tentiel sur leur quatre zones de potentiel. Dans un but explicatif, nous décrirons le fonctionnement d'un capteur d'images primaire 3, commandé par le séquenceur 33, ledit capteur d'images 3 possédant quatre grilles dont la première correspond aux zones photo-sensibles de chaque point photo¬ sensibles, les deux suivantes correspondent aux zones de transfert de charges et la dernière à une barrière de poten¬ tiel, ou d'un drain, empêchant la connexion électrique entre les zones de deux points voisins. Les trois dernières gril¬ les correspondent donc à des zones des points du capteur d'images primaire 3 non photo-sensibles et ne possédant pas de fonctionnement opto-électronique.
Pendant tout le fonctionnement décrit ci-après, la qua- trième grille, i.e. la barrière de potentiel ou le drain, reste telle que les électrons ne peuvent pas le franchir. Le séquenceur 33 commande d'abord un fonctionnement opto-électronique de longue durée sur les zones photo-sen¬ sibles, i.e. la première grille. A cet instant, les deux- ième et troisième grille ne retiennent aucune charge élec¬ trique. Dans un deuxième temps, le séquenceur commande la mise au même potentiel des trois premières grilles. De cet¬ te manière, les charges électriques se trouvant initialement dans la première zone sont partiellement transférées dans les deuxième et troisième zones. Dans un troisième temps, le potentiel de la deuxième grille est modifié de telle manière que les charges électriques ne puissent plus passer de la première à la troisième zone. Dans un quatrième temps, le potentiel de la première grille est modifié de telle manière que les charges retenues par la première zone sont éliminées, ou transférées à un substrat ou un drain. A cet instant seule la troisième zone retient des charges électriques, la somme de ces charges électriques étant une fraction de la somme des charges électriques créées dans le premier temps ans la première zone. Aucune saturation de la troisième zone n'est donc possible. Dans un cinquième temps, le poten¬ tiel de la première grille est adapté à relancer un fonc¬ tionnement opto-électronique de la première zone pendant une durée plus courte que la durée du premier temps. Dans un sixième temps, les charges électriques présentes dans la pre- mière zone sont intégralement transférées dans la troisième zone, par l'intermédiaire de la seconde zone de manière habi¬ tuelle. Enfin, dans un septième temps, les charges de la troisième zone sont transférées vers une sortie des informa¬ tions d'image du capteur d'images primaire 3 de manière habituelle. De cette manière, ces charges correspondent à une partie des charges provenant du premier temps de fonctionne¬ ment opto-électronique et des charges provenant du cinquième temps, temps de fonctionnêaient opto-électronique.
Ce septième mode de fonctionnement du dispositif permet de réaliser, dans une mémoire placée dans le capteur d'images primaire 3, ladite mémoire étant constituée des troisièmes zones des points photo-sensibles du dit capteur d'images pri¬ maire 3, les mêmes opérations que dans le premier mode de fonctionnement, c'est à dire que les informations d'image sortant de ladite mémoire placée sur le capteur d'images pri¬ maire 3 comporte des informations correspondant à deux prises de vues effectuées selon des sensibilités différentes du cap¬ teur d'images primaire 3. Ces informations correspondent à une dynamique supérieure à celle du capteur d'images primai- re 3.
Il est à noter que les deuxième et troisième temps dé¬ crits plus haut peuvent être remplacés respectivement par les huitième et neuvième temps décrits ci-après. Le huitième temps est identique au deuxième temps sauf que la troisième grille possède un potentiel ne permettant pas le transfert de charges électriques en son intérieur. Le neuvième temps est identique au troisième temps, les potentiels des deuxième et troisième zones étant progressivement interchangés. Le ré¬ sultat sur les positions des charges électriques au quatrième temps est le même que précédemment. D'autres séquence de commande des grilles ou des poten¬ tiels envoyés au capteur d'images primaire sont conformes à l'esprit de l'invention, en particulier si le nombre de zones par point du capteur d'images primaire ou le nombre de gril¬ les utilisé est différent de celui utilisé ci-dessus. Un au- tre exemple de séquence de commande de potentiel de grille effectuée par le séquenceur 33 est donné en regard de la fi¬ gure 4. Pour une meilleure compréhension de ce septième mode de fonctionnement, on peut se référer aux ouvrages concernant la physique des composants actifs à semiconducteur et notam- ment à celui portant ce titre de P, Leturcq et G. Rey paru en français aux éditions Dunod, Paris, et particulièrement à ces pages 145 à 150, incorporées à la présente description.
En plus des sept modes de fonctionnement décrits plus haut et qui sont combiner pour additionner leur effets d'augmentation de dynamique, l'invention propose différents systèmes d'amélioration de qualité d'informations d'image, notamment dans les cas d' éblouissement .
Une diminution de l'effet de trainée d' éblouisement , plus connu sous son appelation de langue anglaise de "smea- ring", dans les images provenant du capteur d'images pri¬ maire 3 est obtenue par l'obscurcissement de l'écran plat obturateur 13 quand le capteur d'images primaire 3 n'est pas sensible, c'est à dire n'a pas de fonctionnement opto-élec¬ tronique demandé, ou quand l'obturateur électronique est fermé. Dans le dispositif objet de la présente invention tel que présenté en figure 2, le circuit de commande 10 de la sensibilité du capteur d'images primaire 3 commande cet obs¬ curcissement de l'écran plat obturateur 13 grâce à une hor¬ loge non représentée. Le moyen de mesure de contraste 41 effectue la mesure des variations des valeurs numériques sortant du dispositif. Pour cela, il peut effectuer une mesure quadratique des différences avec la valeur numérique moyenne. Il peut aussi détecter les valeurs numériques extrêmes. Cette mesure de contraste est fournie d'une part au circuit de commande de sensibilité 10 et d'autre part à la table de conversion 12. Le circuit de commande de sensibilité 10 utilise cette don¬ née pour commander les variations de sensibilité du capteur d'images primaire 3 en conséquence. La table de conversion comporte plusieurs fonctions de transfert adaptées à des va- leurs de contraste différentes pour optimiser la visualisa¬ tion des informations d'image sortant du dispositif.
Le détecteur de halo d' éblouissement 48 compare les va¬ leurs entrant et sortant de la mémoire d'image 19. Ces images correspondent à des sensibilités différentes. Pour éviter qu'un halo d' éblouissement , plus connu sous 1 ' appe¬ lâtion anglaise de "blooming", n'apparaisse sur l'image la plus sensible, le détecteur de halo d' éblouissement 48 véri¬ fie qu'à une valeur de saturation des informations provenant d'une image prise avec la sensibilité la plus grandes, cor- respond une valeur non nulle des informations provenant d'une image prise avec la sensibilité la plus faible. Les informations correspondant à ces deux images sont présentes sur les connexions 8A et 8B selon le premier mode de fonc¬ tionnement du dispositif. La détection d'un halo d'éblouis- sèment est transmise au circuit de commande de sensibilité 10. Celui-ci commande alors une plus faible différence de sensibilité entre les images successsives , par l'intermé¬ diaire de l'écran plat obturateur 13, du diaphragme électri¬ que 46 et de l'obturateur électronique 47. La table de conversion 12 permet d'augmenter la lisibi¬ lité de l'image sortant du dispositif. En particulier, des fonctions de conversion croissantes puis décroissantes, cré¬ ant un effet de solarisatiïm augmentent la perception de cette image. Avec un capteur d'images primaire 3 fonctionnant de ma¬ nière monochromatique, tro s ensembles de circuits D doivent être incorporés au dispositif, chacun de ses ensembles D correspondant à une des couleurs fondamentales. La connexion électrique 8H reliant le diviseur par trois 45 et la mémoire d'image 19 permet de sélectionner le plan mémoire de la mé- moire d'image 19 correspondant à la couleur transmise par l'écran plat trichrome 25 comme décrit ci-après. L'écran plat trichrome 25, qui est commandé par le circuit de com¬ mande 10 de la sensibilité du capteur d'images primaire 3, possède une transmittance commandée électriquement sur une seule zone de fonctionnement optique pour chacune des cou¬ leurs fondamentales. Pour cela, l'écran plat trichrome 25 peut notament comporter trois écrans plats à cristaux liqui¬ des, par exemple nematique ou férroélectrique et trois pola¬ riseurs dichroïques entre lesquels sont intercalés les écrans plats à cristaux liquides et un polariseur classique. Les polariseurs dichroïques ont la faculté de filtrer une couleur selon un axe de polarisation et d'être transparents selon un axe de polarisation perpendiculaire au premier. Le polariseur classique est transparent selon un axe de polari¬ sation et opaque selon l'axe de polarisation perpendiculairt au premier. L'alternance, dans le sens du chemin optique d'un polariseur dichroïque rouge-transparent, d'un écran à cristaux liquides, d'un polariseur dichroïque vert-transpa¬ rent, d'un écran à cristaux liquides, d'un polariseur di- chroïqiic bleu-transparent, d'un écran à cristaux liquides et d'un polariseur classique permet de sélectionner la couleur transmise par l'écran plat obturateur 13.
L'écran plat trichrome 25 fait, en fonction de sa trans¬ mittance, varier la sensibilité du capteur d'images primaire 3 et ceci pour chacune des couleurs fondamentales.
Avec un capteur d'images primaire 3 fonctionnant en cou¬ leur, trois ensembles de circuits C doivent être incorporés dans le dispositif, chacun de ses ensembles C correspondant à une des couleurs fondamentales. Un commutateur non repré¬ senté placé en entrée de chacun de ses ensembles C permet de sélectionner les informations correspondant à chaque couleur. L'écran plat trichrome 25-* et le diviseur par trois 45 sont alors inutiles. '"•*
Enfin, le fonctionn'eώent opto-électronique de chaque point du capteur d'images primaire 3" est commandé par le circuit de commande 10. -
Ce circuit de commande 10 commande la tension de fonc¬ tionnement de chacun des^points: du capteur d'images primaire 3. De plus, il commande indépendament la durée de fonction¬ nement opto-électronique de chacun des points du capteur d'images primaire 3. Pour ces deux fonctions, le capteur d'images primaire 3 doit être adapté et des liaisons matri¬ cielles avec chacun des points de ce capteur d'images pri¬ maire 3 doivent être électriquement accessibles par le cir¬ cuit de commande 10. II est clair que le dispositif objet de la présente in¬ vention peut comporter moins de fonctions que toutes celles présentées en regard des figures 1 ou 2 tout en réalisant une augmentation de la dynamique du capteur d'images primai¬ re conforme à l'invention.
Selon chacun de ses modes de fonctionnement, les infor¬ mations d'images conservées par la ëeconde source d'informa¬ tions d'images correspondent" à une image représentant un domaine de variation d'intensités lumineuse différente de celle du capteur d'images primai're- 3, pour laquelle ce do¬ maine de variation est appelé dynamique.
Dans la figure 3 sont représentés une scène 1 et, sur un axe optique A et dans un boîtier de caméra B partiellement représenté, un écran plat obturateur 13, un objectif 2 for¬ mant une image 6 de la scène 1 sur un capteur d'images pri¬ maire 3 un moyen séparateur de 'lύmière 21 et un écran plat matriciel 11 placés optiqiement devant le capteur d'images primaire 3. En dehors de cet axe optique et dans le boîtier de caméra B, sont représentés une seconde source d'informa¬ tions d'image 4 comportant un capteur d'images secondaire 23 sur lequel est formée par l'objectif 2 une image 24 de la scène 1 similaire à l'image 6, un circuit électronique de traitement d'image 5 possédant une liaison électrique 7 avec le capteur d'images primaire 3, une liaison électrique 8 avec la seconde source d'informations d'image 4, et une liaison électrique de sortie 9 reliée à une table de conversion 12 possédant une connexion électrique de sortie 14. Un circuit de commande 10 de la sensibilité du capteur d'images primaire 3 est relié par une connexion électrique 16 au circuit de traitement d'image 5, par une connexion électrique 17 au capteur d'images primaire 3, par une connexion électrique 18 à l'écran plat obturateur 13 et par une connexion électrique 15 à l'écran plat matriciel 11.
Les composants et fonctions de ce second mode de réali¬ sation du dispositif sont identiques à ceux présentés en regard des figures 1 et 2, à l'exception de la seconde source d'informations d'images 4 et du moyen séparateur de lumière 21.
Le moyen séparateur de lumière 21 a pour fonction de sé¬ parer les rayons lumineux qui lui sont incident en deux rayons lumineux se propageant d'une part vers le capteur d'images primaire 3 et d'autre part vers le capteur d'image secondaire 23. Pour cela, il peut être constituer de miroirs partiellement réfléchissant, de lames transparente possédant ou non un traitement de surface, de prismes optiques tels que ceux utilisés dans les caméras à trois capteurs d'images captant chacun une couleur, ou encore d'objectif de reprise d' image.
La seconde source d'informations d'image 4 comporte une mémoire identique à celle présentée en regard de la figure 2. Elle comporte aussi le capteur d'images secondaire 23 qui capte une image 24 similaire à l'image 6 avec une sensibili¬ té différente de celle du capteur d'images primaire 3. POL cela, la transparence ou l'ouverture du système optique se trouvant devant le capteur d'image secondaire 23 est diffé¬ rente de celle du système optique se trouvant devant le cap- teur d'images primaire 3.
Les domaines de valeurs d'intensités lumineuses des points de la scène 1 pour lesquels les capteurs d'images 3 et 23 fournissent des informations représentatives sont donc différents. Le circuit deJ traitement d'image 5 combine ces informations de manière à fournir, sur sa connexion électri- que de sortie 9 des informations correspondant à l'ensemble de ces deux domaines de valeurs d'intensités lumineuses des points de la scène 1. -. ,
Dans la figure 4 s&iPfc représentées, en haut, des grilles de dispositifs à transfert de chargés d'un capteur d'image électronique et, plus bas!, des états de potentiels des gril¬ les, à la verticale de celles-oi, à des instants successifs, potentiels imposés par le séquenceur de potentiel de grille présenté en figure 2.
En haut sont représentées des grilles Gl, G2 , G3 , G4 sui un substrat 50, des grilles G5, G6 , G7 sur un substrat 51, G8 et G9 sur un substrat 52. Les susbrats 50, 51 et 52 cor¬ respondent respectivement à des capteurs d'images possédant quatre, trois et deux grilles par point photo-sensible de la surface photo-sensible. - Des masques 53 masquent de la lumière les grilles G2 , G , G4 , G6, G7 et G9 qui sont destinées aux transi _ι t à. , charges créées par effet opto-électronique sur les grilles Gl , G5 et G8.
La première ligne courbe Ll représente les niveaux de potentiel au cours de la prise de vues, i.e. pendant que des charges sont formées sur les grilles Gl , G5 et G8. Les lignes suivantes indiquent, pour des instants successifs, de haut en bas, les transferts de charges effectués entre les grilles. Les points de ces lignes courbes placés au dessus des axes correspondent à des potentiels positifs, et, en dessous des axes, à des potentiels négatifs^ Les points de potentiel po¬ sitifs forment une barrière pour les trous qui sont les char¬ ges transférées dans les dispositifs à transfert de charges. Les points de potentiel négatif correspondent à des puits dt potentiel où sont conservées les charges des trous. Les po¬ sitions des charges sont représentées par des signes "+" . En ligne Ll , les grilles Gl , G5 et G8 ont un potentiel négatif alors que les autres grilles ont un potentiel nul. A cet instant, les charges électriques positives sont crées et conservées par les grilles Gl , G5 et G8. En ligne L2, les grilles Gl , G2, G3, G5, G6 ont un potentiel négatif, les autres grilles ayant un potentiel nul à l'exception de la grille G8 qui a un potentiel négatif très faible. A cet ins¬ tant, les charges des grilles Gl et G5 se répartissent res¬ pectivement sous les grilles G2 et G3 d'une part et G6 et G7 d'autre p rc Les charges crées sous la grille G8 disparais¬ sent partiellement dans la grille G8. En ligne L3 , Les gril¬ les, Gl, G3, G5, G7 et G9 ont des potentiels négatifs, les autres grilles ayant un potentiel nul. A cet instant, seule¬ ment une partie des charges crées initialement sous les grilles Gl , G5 et G8 sont conservées sous les grilles G3, G7 et G9. En ligne L4 , les grilles G3 , G7 et G9 ont des poten¬ tiels négatifs, les autres grilles ayant un potentiel nul à l'exception de la grille G8 qui possède un potentiel négatif intermédiaire. Les charges présentent sous les grilles Gl et G5 sont absorbées par les grilles Gl et G5. De nouvelles charges se créent sous la grille G8, correspondant à une se¬ cond prise de vue. En ligne L5, les grilles Gl , G3, G5 , G7 et G9 ont des potentiels négatifs, les autres grilles ayani un potentiel nul. A cet instant, de nouvelles charges ont été créées sous les grilles Gl et G5, correspondant à une deux¬ ième prise de vue. Les charges créées au cours de la seconde prise de vue (ligne L4) sous la grille G8 sont transférées sous la grille G9. Après la ligne L5, le cycle de fonctionne¬ ment des grilles G8 et G9 est achevé et l'état de potentiel de ces grilles n'est pas représenté. En ligne L6, les grilles Gl , G2, G3, G4, G5 et G6 ont un potentiel négatif, la grille G4 ayant un potentiel nul. En ligne L7, les grilles G , G3 , G6 et G7 ont des potentiels négatifs, les grilles Gl , G4 et G5 ayant des potentiels nuls. En ligne L8, les grilles G3 et G7 ont des potentiels négatifs, les grilles Gl, G2, G4, G5 et G6 ayant des potentiels nuls. Les trois dernières lignes cor- - 31 -
respondent au transfert des charges créées au cours de la se¬ conde prise de vue (ligne L5) sous les grilles Gl et G5 sous les grilles G3 et G7.
A la fin de cette séquence, les grilles G3, G7 et G9 cconservent des charges dont la nombre est la somme des char¬ ges créées au cours de la seconde prise de vue avec une par¬ tie des charges créées au cours de la première prise de vue (li ne Ll).
Préférentiellement, la seconde prise de vue est d'une du rée plus courte ou avec une sensibilité plus faible que la première. De cette manière, aucune saturation des informa¬ tions ne peut apparaître.
Les grilles G3, G7 et G9 forment un réseau de mémoires placées dans le capteur d'image primaire, ce réseau de mémoi- re étant une seconde source d'informations d'images selon la présente invention.
D'autres séquences, notamment adaptées à d'autres types de capteurs d'images à transfert de charges, peuvent être utilisées par l'homme de l'art conformément à l'esprit de l'invention. Il est à noter que, selon l'invention, les zones de potentiel ou grilles de chaque point du capteur d'images primaire peuvent être commandées individuellement de manière à ce que la création de charges électriques en chaque point photo-sensible par effet opto-électronique soit une fonction décroissante de l'intensité lumineuse des rayons atteignant ce point. La commande des potentiels de ces βι illes étant ef¬ fectué par le moyen de commande de sensibilité 10 de la même manière que la commande de l'écran plat matriciel 11, par asservissement matriciel. Le dispositif objet de la présente invention peut être réalisé de manière à s'ajouter à une caméra électronique pré¬ existante quelconque ou incorporé dans le boîtier d'une camé¬ ra.
Partant d'une caméra monochrome quelconque, il permet d'en augmenter la dynamique, la sensibilité et de la trans¬ former en caméra couleur de haute définition. Les applications du dispositif objet de la présente invention sont principalement dans la prise de vues en éclai¬ rage non maîtrisé, en extérieur, en endoscopie, en robotique de soudure, par exemple.

Claims

REVENDICATIONS
1) Dispositif d'augmentation de dynamique d'une caméra comportant un capteur d'images électronique primaire (3) fonctionnant dans une bande spectrale et fournissant des informations d'image pour un domaine de valeurs d'intensités lumineuses lui parvenant selon une première dynamique, la¬ dite dynamique correspondant aux rapports des intensités lumineuses les plus fortes sur les intensités lumineuses les plus faibles de ce domaine, et un objectif (2) formant une image (6) d'une scène (1) sur ledit capteur d'images primai- re (3) caractérisé en ce qu'il comporte une deuxième source d'informations d'images (4,19,23), lesdites informations d'images provenant d'au moins une image (6,24) de ladite scène (1) prise à travers ledit objectif (2) dans la même bande spectrale que celle du capteur d'image primaire (3) et un circuit électronique de traitement d'image (5) combinant les informations provenant du capteur d'images primaire (3) et les informations provenant de la seconde source d'infor¬ mations d'images (4,19,23) et fournissant des informations d'image représentatives de la scène perçue avec un rapport des intensités lumineuses les plus fortes sur les intensités lumineuses les plus faibles des zones de cette scène (1) représentées par lesdites informations d'image restituées, ledit rapport étant supérieur à la dynamique du capteur d'images primaire.
2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la seconde source d'informations d'image comporte un capteur d'images secondaire (23) adapté à capter la même image que le capteur d'images primaire (3) de manière simultanée avec celui-ci et avec une sensibilité différente de celui-ci et à fournir des informations d'images de manière synchronisée avec le capteur d'image primaire (3) de telle manière que les domaines de valeurs d'intensités lumineuses correspon¬ dant aux signaux issus τles capteurs d'images primaire (3) et secondaire (23) sont différentes.
3) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que la seconde source d'informations d'images comporte une mémoire d'images (19) adaptée à rece¬ voir des informations provenant du capteur d'images primaire (3) et à les restituer de manière synchronisée avec les informations provenant du capteur d'images primaire (3) avec un retard égal à la durée de transmission d'informations d'une image complète par le capteur d'images primaire (3).
4) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que la seconde source d'informations d'images comporte une mémoire d'images (19) adaptée à rece¬ voir des informations provenant d'une table de conversion (38) incorporée au circuit de traitement d'images (5) et à les restituer de manière synchronisée avec les informations provenant du capteur d'images primaire (3), ladite table de conversion possédant une fonction de transfert non linéaire de telle manière qu'une accumulation des informations d'images sortant successivement du capteur d'images L-ι imaire (3) est réalisée dans la mémoire d'images (19).
5) Dispositif selon la revendication 3 ou la revendication 4 caractérisé en ce que le capteur d'image primaire (3) fonc¬ tionne avec une fréquence élevée et en ce que le circuit de traitement d'image (5) possède un moyen de lecture de la mé¬ moire (19) d'image fonctionnant à une fréquence plus faible que le capteur d'images primaire (3).
6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5 caractérisé en ce que la mémoire (19) est incorporée dans le capteur d'images primaire (3).
7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6 caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de commande (20) de la sensibilité du capteur d'images primaire, en ce que ce moyen de commande fait alterner les prises de vues du capteur d'images primaire avec des sensibilités différentes, de telle manière que les informations d'image représentatives de la scène sortant du circuit de traitement d'images (5) provient d'une combinaison d'informations sur deux domaines de valeurs d'intensités lumineuses différentes.
8) Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que le moyen de commande (20) de la sensibilité du capteur d'images primaire (3) commande un obturateur électronique (25) et fait varier la durée de prise de vue du capteur d'images primaire (3).
9) Dispositif selon la revendication 7 ou la revendication 8 caractérisé en ce que 1. moyen de commande (20) de la sensi¬ bilité du capteur d'images primaire (3) commande la transmit- tance d'un écran plat passif (13) possédant une seule zone à transmittance commandée électriquement.
10) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9 caractérisé en ce que le moyen de commande (20) de la sen¬ sibilité du capteur d'images primaire fonctionne matriciel- lement et fait varier indépendament la sensibilité des points du capteur d'images primaire ,(3).
11) Dispositif selon la revendication 10 caractérisé en ce que le moyen de commande (20) de la sensibilité du capteur d'images primaire (3) commande i dépendament la durée de fonctionnement opto-électronique de chaque point du capteur d'images primaire (3).
12) Dispositif selon la revendication 10 ou la revendication 11 caractérisé en ce que le moyen de commande (20) de la sensibilité du capteur d'images primaire (3) commande indépendament le rapport de transformation des photons en électrons de chaque point du capteur d'images primaire (3).
13) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 12 caractérisé en ce qu'il comporte un écran plat passif matriciel (11) dont la transparence en chaque point est coui- mandé par un signal électrique, cet écran plat matriciel
(11) étant placé devant le capteur d'image primaire, en ce que le moyen de commande (20) de la sensibilité du capteur d'images primaire (3) commande indépendament la transmit¬ tance de chaque point de l'écran plat passif matriciel (11) de telle manière que la transparence - chaque point de l'écran plat est une fonction décroissante de l'intensité lumineuse représentée par les informations d'image sortant du circuit de traitement d'image (5) concernant les points du capteur d'image primaire (3) placés optiquement derrière ledit point de l'écran plat matriciel (11). 14) Dispositif selon la revendication 13 caractérisé en ce que la seconde source d'informations d'image comporte une mémoire d'image (26) contenant des informations de transpa¬ rence de chaque point de l'écran plat matriciel (11).
15) Dispositif selon la revendication 13 caractérisé en ce que la seconde source d'informations d'image (4) comporte une mémoire de données géométriques (27) contenant, pour chaque point du capteur d'images primaire (3) au moins une information de sensibilité de ce point.
16) Dispositif selon la revendication 14 ou la revendica- tion 15 caractérisé en ce que le circuit de traitement d'images (5) comporte un circuit à seuil variable (42), ledit seuil étant une fonction des informations provenant de la seconde source d'informations d'image (4).
17) Dispositif selon la revendication 14 ou la revendication 15 caractérisé en ce que le circuit de traitement d'image
(5) calcule, pour chaque point du capteur d'images primaire (3), l'intensité lumineuse de la zone de la scène (1) avec laquelle il est conjugué optiquement par l'objectif (2), en fonction des informations contenues dans la seconde source d'informations d'image (4) et des informations provenant du capteur d'image primaire (3).
18) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une écran plat obturateur (13) dont la transparence est contrôlée par le moyen de commande de sensibilité (10).
19) Dispositif selon la revendication 18 caractérisé en ce que le moyen de commande de sensibilité (10) commande la transparence minimale de l'écran plat obturateur (13) entre les instants de captures d'images par le capteur d'images primaire (3) .
20) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 37 -
précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un écran plat trichrome (25) adapté à filtrer alternativement les couleurs de manière à ne laisser passer alternativement que les couleurs fondamentales, ledit écran plat trichrome (25) étant placé sur le chemin optique précédent le capteur d'images primaire (3) et un diviseur par trois (45) comman¬ dant, pour chaque prise de vue un changement de couleur de l'écran plat trichrome (25)
21) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un comparateur (48) d'informations d'images sortant du capteur d'images primaire (3) et de la seconde source d'informations d'images (4) adapté à détecter les halos d' éblouissement et à trans¬ mettre l'information de détection au circuit de commande de sensibilité (10), cel^i-ci faisant alors diminuer la diffé¬ rence de sensibilité des dites informations d'images.
22) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le capteur d'images primaire est un capteur à transfert de charges contrôlé par des grilles et en ce qu'il comporte un séquenceur (33) de potentiel de grilles faisant varier le potentiel des dites grilles de telle manière que deux prises de vues soient effectuées successivement et que les charges créées au cours de la première prise de vue soient partiellement transmise et additionnées aux charges créées au cours de la seconde prise de vue.
PCT/FR1991/000127 1990-02-16 1991-02-18 Dispositif d'augmentation de dynamique d'une camera WO1991012690A1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/920,302 US5638119A (en) 1990-02-16 1991-02-18 Device for increasing the dynamic range of a camera
JP91505293A JPH05506971A (ja) 1990-02-16 1991-02-18 カメラのダイナミックレンジを増加するための装置

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR90/02151 1990-02-16
FR9002151A FR2658685B1 (fr) 1990-02-16 1990-02-16 Camera a tres haute dynamique.
FR9004756A FR2660822A1 (fr) 1990-04-05 1990-04-05 Camera a double prise de vue realisant des images de haute dynamique.
FR90/04756 1990-04-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1991012690A1 true WO1991012690A1 (fr) 1991-08-22

Family

ID=26227875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR1991/000127 WO1991012690A1 (fr) 1990-02-16 1991-02-18 Dispositif d'augmentation de dynamique d'une camera

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5638119A (fr)
EP (1) EP0515565A1 (fr)
JP (1) JPH05506971A (fr)
CA (1) CA2074488A1 (fr)
WO (1) WO1991012690A1 (fr)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0545528A1 (fr) * 1991-10-08 1993-06-09 Nec Corporation Rehaussement de la dynamique de signal pour une caméra vidéo
EP0756418A3 (fr) * 1995-07-27 1999-05-12 Hitachi Denshi Kabushiki Kaisha Appareil de prise de vues et d'enregistrement pour objet à fort contraste
FR2854251A1 (fr) * 2003-04-25 2004-10-29 Tietronix Optics Dispositif d'aide a la conduite
US7136835B1 (en) 1998-03-25 2006-11-14 Orbis Patents Ltd. Credit card system and method

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996022559A1 (fr) * 1995-01-18 1996-07-25 Roland Butcher Filtre electro-optique
US6037976A (en) * 1995-10-31 2000-03-14 Sarnoff Corporation Method and apparatus for determining ambient conditions from an image sequence, such as fog, haze or shadows
WO1997036193A1 (fr) * 1996-03-26 1997-10-02 Mannesmann Ag Systeme d'imagerie optoelectronique pour applications industrielles
EP0910209B1 (fr) 1997-10-17 2010-04-14 Panasonic Corporation Caméra vidéo avec plage dynamique augmentée
US6677992B1 (en) 1997-10-23 2004-01-13 Olympus Corporation Imaging apparatus offering dynamic range that is expandable by weighting two image signals produced during different exposure times with two coefficients whose sum is 1 and adding them up
US6456317B1 (en) 1997-12-03 2002-09-24 Olympus Optical Co., Ltd. Endoscopic apparatus
JP3607816B2 (ja) * 1998-06-29 2005-01-05 オリンパス株式会社 電子内視鏡装置
SE513224C2 (sv) * 1998-12-01 2000-08-07 Foersvarets Forskningsanstalt Anordning för att avskärma störande strålning från en strålkälla från att nå en strålningsmottagare
US6864916B1 (en) 1999-06-04 2005-03-08 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Apparatus and method for high dynamic range imaging using spatially varying exposures
KR100316717B1 (ko) * 1999-10-05 2001-12-20 윤종용 영상처리 시스템의 다이나믹 레인지 확대 장치 및 방법
US7084905B1 (en) * 2000-02-23 2006-08-01 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Method and apparatus for obtaining high dynamic range images
FR2809568B1 (fr) * 2000-05-26 2002-11-29 Thomson Csf Dispositif et procede d'analyse d'un ou de plusieurs signaux a grande dynamique
JP4210021B2 (ja) * 2000-06-21 2009-01-14 富士フイルム株式会社 画像信号処理装置および画像信号処理方法
US7233350B2 (en) * 2002-01-05 2007-06-19 Candela Microsystems, Inc. Image sensor with interleaved image output
US8054357B2 (en) * 2001-11-06 2011-11-08 Candela Microsystems, Inc. Image sensor with time overlapping image output
FR2838016B1 (fr) * 2002-03-29 2004-09-17 Valeo Vision Procede de traitement en temps reel d'un signal representatif d'une image
US20040008267A1 (en) * 2002-07-11 2004-01-15 Eastman Kodak Company Method and apparatus for generating images used in extended range image composition
US20040100565A1 (en) * 2002-11-22 2004-05-27 Eastman Kodak Company Method and system for generating images used in extended range panorama composition
JP5002931B2 (ja) * 2005-09-16 2012-08-15 カシオ計算機株式会社 撮像装置及びそのプログラム
US7944485B2 (en) * 2006-08-30 2011-05-17 Micron Technology, Inc. Method, apparatus and system for dynamic range estimation of imaged scenes
US8242426B2 (en) 2006-12-12 2012-08-14 Dolby Laboratories Licensing Corporation Electronic camera having multiple sensors for capturing high dynamic range images and related methods
DE102007046210A1 (de) * 2007-09-27 2009-04-02 Carl Zeiss Meditec Ag Anordnung und Verfahren zur Erzeugung von Bildern mit erweiterter Dynamik
JP2013509820A (ja) 2009-10-28 2013-03-14 ザ トラスティーズ オブ コロンビア ユニヴァーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク 符号化ローリングシャッタの方法およびシステム
US8723952B1 (en) * 2009-11-01 2014-05-13 Leonid Rozenboim Tamper-resistant video surveillance network
DE102010023166B4 (de) * 2010-06-07 2016-01-21 Dräger Safety AG & Co. KGaA Wärmebildkamera
JP6539508B2 (ja) 2015-06-12 2019-07-03 オリンパス株式会社 顕微鏡システム
CN107803855A (zh) * 2017-12-13 2018-03-16 大连四达高技术发展有限公司 一种机器人自动定位机构
US10819915B1 (en) 2019-10-17 2020-10-27 Horiba Instruments Incorporated Apparatus and method generating high dynamic range video

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2351550A1 (fr) * 1976-05-15 1977-12-09 Elliott Brothers London Ltd Systeme optique de visionnement
US4584606A (en) * 1983-09-01 1986-04-22 Olympus Optical Co., Ltd. Image pickup means
GB2185166A (en) * 1983-12-13 1987-07-08 British Aerospace Imaging apparatus
FR2629298A1 (fr) * 1988-03-25 1989-09-29 Cornuejols Georges Dispositif de prise d'images comportant un moyen d'addition de lumiere
EP0343634A2 (fr) * 1988-05-24 1989-11-29 Fujitsu Limited Circuit mélangeur de signal vidéo pour un appareil de prise de vue visible/infrarouge
WO1990001845A1 (fr) * 1988-08-02 1990-02-22 Sorex Corporation Camera a large gamme dynamique

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01200878A (ja) * 1988-02-05 1989-08-14 Sony Corp ビデオカメラ
US5247366A (en) * 1989-08-02 1993-09-21 I Sight Ltd. Color wide dynamic range camera
US5157499A (en) * 1990-06-29 1992-10-20 Kabushiki Kaisha N A C High-speed video camera using solid-state image sensor
US5264940A (en) * 1990-10-08 1993-11-23 Olympus Optical Co., Ltd. Image sensing apparatus having exposure level and dynamic range control circuit

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2351550A1 (fr) * 1976-05-15 1977-12-09 Elliott Brothers London Ltd Systeme optique de visionnement
US4584606A (en) * 1983-09-01 1986-04-22 Olympus Optical Co., Ltd. Image pickup means
GB2185166A (en) * 1983-12-13 1987-07-08 British Aerospace Imaging apparatus
FR2629298A1 (fr) * 1988-03-25 1989-09-29 Cornuejols Georges Dispositif de prise d'images comportant un moyen d'addition de lumiere
EP0343634A2 (fr) * 1988-05-24 1989-11-29 Fujitsu Limited Circuit mélangeur de signal vidéo pour un appareil de prise de vue visible/infrarouge
WO1990001845A1 (fr) * 1988-08-02 1990-02-22 Sorex Corporation Camera a large gamme dynamique

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Patent Abstracts of Japan, vol. 7, no. 45 (E-160)(1190), 23 février 1983; & JP-A-57194678 (TOKYO SHIBAURA DENKI K.K.) 30 november 1982 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0545528A1 (fr) * 1991-10-08 1993-06-09 Nec Corporation Rehaussement de la dynamique de signal pour une caméra vidéo
EP0756418A3 (fr) * 1995-07-27 1999-05-12 Hitachi Denshi Kabushiki Kaisha Appareil de prise de vues et d'enregistrement pour objet à fort contraste
US7136835B1 (en) 1998-03-25 2006-11-14 Orbis Patents Ltd. Credit card system and method
FR2854251A1 (fr) * 2003-04-25 2004-10-29 Tietronix Optics Dispositif d'aide a la conduite
WO2004097497A1 (fr) * 2003-04-25 2004-11-11 Tietronix Optics Dispositif d'aide a la conduite

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05506971A (ja) 1993-10-07
US5638119A (en) 1997-06-10
CA2074488A1 (fr) 1991-08-17
EP0515565A1 (fr) 1992-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO1991012690A1 (fr) Dispositif d'augmentation de dynamique d'une camera
EP0256051B1 (fr) Dispositif de traitement d'image pour le controle de la fonction de transfert d'un systeme optique
US8229294B2 (en) Cameras with varying spatio-angular-temporal resolutions
FR2543341A1 (fr) Recepteur de television utilisant un ecran de visualisation matriciel a cristaux liquides
FR2459503A1 (fr) Reproduction photographique par modulation d'intensite et de vitesse
FR2544148A1 (fr) Dispositif generateur de signaux video a reference du niveau du noir a faible bruit
CN110389463B (zh) 用于显示高动态范围图像的方法及系统
FR2666712A1 (fr) Dispositif pour commander un dispositif electronique de formation d'image.
US5541705A (en) Camera with large dynamic range
EP0222641B1 (fr) Nouveaux dispositifs d'obturation électronique
FR2589302A1 (fr) Systeme de thermographie infrarouge a sensibilite amelioree par accumulation progressive des lignes de l'image
FR2528588A1 (fr) Procede et dispositif de composition et de recopie d'images electroniques multiples sur une surface photosensible
EP1351498A2 (fr) Procédé de traitement en temps réel d'un signal représentatif d'une image
Mannami et al. High dynamic range camera using reflective liquid crystal
US8063979B2 (en) Digital camera displaying moving image and exposure control method thereof
FR2488760A1 (fr) Systeme d'annulation d'image fantome de television
Mannami et al. Adaptive dynamic range camera with reflective liquid crystal
EP0129470B1 (fr) Dispositif photosensible à l'état solide
EP1698166A1 (fr) Equipement, procede et accessoire anti-eblouissement, systeme d'imagerie dynamique lumineuse augmentee
FR2580865A1 (fr) Appareil d'imagerie thermique afocal
EP3874329B1 (fr) Imageur electronique et procédé associé
FR2687265A1 (fr) Dispositif de prise de vue electronique a haute dynamique et procede de prise de vue de scenes tres contrastees.
CA1263761A (fr) Dispositif de traitement d'image pour le controle de la fonction de transfert d'un systeme optique
FR2788189A1 (fr) Dispositif et procede de commande automatique de temps d'exposition dans un capteur d'images cmos
FR2658685A1 (fr) Camera a tres haute dynamique.

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CA JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IT LU NL SE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1991905495

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2074488

Country of ref document: CA

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1991905495

Country of ref document: EP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 1991905495

Country of ref document: EP