Brevet FR2002356A1 — publié le 19691017

La présente invention concerne un phototube pour enregistrer les images d'un document qui est placé directement sur la face frontale du tube ou à proximité immédiate de celle-ci, et l'invention vise plus particulièrement à améliorer le quotient signal/bruit 5 au point de vue optique, ainsi.qu'à améliorer le pouvoir de résolution du tube. Le phototube selon l'invention comprend, en combinaison avec les éléments habituels, un élément à fibres optiques au travers duquel la lumière entrante et la lumière sortante sont transmi-10 ses selon des chemins différents et sur la face extérieure duquel doit être fixé le document à enregistrer, des organes de balayage pour appliquer de la lumière sur la face intérieure de l'élément à fibres optiques, un élément de transfert de la lumière pour transférer, selon une direction qui est différente de la direction axia-15 le de l'élément à fibres optiques, la lumière réfléchie et diffusée par le document, et enfin un convertisseur photo-électrique pour convertir la lumière réfléchie en signaux électriques. En vue d'améliorer le quotient signal/bruit optique et d'augmenter le pouvoir de résolution du phototube, l'invention vise 20 des configurations améliorées d'éléments à fibres optiques grâce auxquels l'intensité de la lumière réfléchie varie finement en fonction de la noirceur des images portées par le document à enregistrer. _ Ces configurations d'éléments à fibres optiques et quel-25 ques applications préférées du phototube selon l'invention seront décrites ci-après de façon plus détaillée, en se référant aux dessins ci-annexés, lesquels sont fournis à titre purement illustra-tif et non limitatif et dans lesquels : La figure 1A montre, dans une- coupe pratiquée selon la 50 direction dans laquelle est transmise la lumière entrante, un exemple de configuration d'élément à fibres optiques susceptible d'êt-tre utilisé dans le phototube selon l'invention. La figure 1B est une coupe qui est pratiquée selon la ligne I-I de la figure 1A. 55 Les figures 2 à 6 montrent chacune, dans une coupe prati quée dans le même plan que la coupe de la figure 1A, des variantes de la configuration d'élément à fibres optiques selon l'invention. Les figures T à 11 sont des vues en perspective montrant diverses formes de phototubes dans la construction desquels entrent 40 des éléments à fibres optiques selon les figures précédentes. 69 04501 69 04501 2 2002356 Si l'on se réfère maintenant aux figures 1A et 1B, l'élément à fibres optiques destiné à être utilisé dans le phototube selon l'invention est constitué essentiellement par un bloc de fibres 1 qui est formé par un faisceau de fibres optiques en tout 5 matériau transparent adéquat, par exemple en verre ou en matière plastique transparente, entouré par un autre matériau transparent d'indice de réfraction plus faible, par un^écran 2 pour la lumière, qui fait obstacle au passage de la lumière entrante et qui est fixé sur une partie de la face interne du bloc de tube 1, et par jO un élément de transfert de la lumière 3 en une matière vitreuse transparente qui est collée sur la face externe du bloc de fibres 1. L'écran opaque 2 peut, de préférence, être placé de telle sorte qu'il soit au même niveau que l'élément 3 de transfert de la lumière parallèlement aux axes des fibres du bloc de fibres. 15 La lumière entrante qui tombe sur la face interne (autre ment dit la face d'entrée) de l'élément à fibres optiques ainsi conçu est transmise au travers du bloc de fibres 1 en direction de sa face externe (autrement dit de la face de sortie). En d'autres termes, la lumière se déplace de la gauche vers la droite de la 20 figure 1A. Il y a lieu ici de remarquer que la lumière entrante est introduite dans le bloc de fibres 1 par une zone qui est essentiellement adjacente à l'écran opaque 2. Il y a également lieu de remarquer que la lumière à transmettre au travers du bloc de fibres 1 est totalement réfléchie à l'intérieur des fibres lors-25 qu'elle atteint le côté de sortie de celle-ci. Un document à enregistrer est placé directement sur la face externe de l'élément à fibres optiques, ou très près de cette face, et la lumière qui est transmise par le bloc de fibres 1 vient se réfléchir sur ce document. La quantité de lumière ré-30 fléchie varie en fonction.de la noirceur des images portées par le document. Lorsque la lumière incidente est réfléchie par le document, il se produit une diffusion de cette lumière réfléchie et une partie de la lumière réfléchie pénètre dans l'élément de transmission de lumière 3 en matériau vitreux transparent. Les 35 images portées par le document sont ainsi analysées et envoyées au convertisseur photoélectrique en vue de la transformation de ces images en signaux électriques. Etant donné que dans ce cas particulier, la distance est pratiquement nulle entre la face de l'élément à fibres optiques et 40 la surface du document, une partie importante de la lumière inci- 69 04501 3 2002356 dente sera réfléchie par le document et reviendra par le même chemin qu'à l'aller, avec le résultat que la quantité de lumière réfléchie aboutissant à l'élément de transfert de lumière 3 reste faible, cela au détriment.du rapport signal/bruit optique et du 5 pouvoir de résolution du phototube. Pour surmonter cette difficulté, il est bon, comme le montre la figure 2, de prévoir une raimire l" dans le bloc de fibres 1, en un point essentiellement adjacent à l'élément de transfert de lumière 3* grâce à quoi une quantité plus importante 10 de lumière réfléchie parvient à pénétrer dans l'élément de transfert de lumière 3- La dimension de cette rainure l" peut être déterminée en termes de pouvoir de résolution et de quotient signal/bruit optique des signaux contenus dans la lumière réfléchie. Cette rainure peut avoir par exemple cent microns de profon-J5 deur et cinq cent microns de largeur. Au lieu de ménager une rainure 1" dans le bloc de fibres 1, on peut fixer une pellicule transparente de verre k sur la totalité de la face externe de l'élément à fibres optiques, de la façon qui est montrée par la figure 3. Afin d'éviter la réflexion 20 de la lumière sortante à l'intérieur de cette pellicule, il peut être préférable que cette pellicule 4 soit constituée en un matériau opaque, à la seule exception de la partie 4l de la pellicule qui est immédiatement adjacente à l'élément 3 de transfert de la lumière, ainsi que le montre la figure 4. Il est clair que la partie 25 transparente 4l joue le même rôle que la rainure l" de la figure 2. La pellicule 4 peut avoir une épaisseur d'environ 100 microns. Afin de faciliter la mise en place de l'écran opaque 2 exactement au même niveau que l'élément de transfert de la lumière 3> on peut placer cet écran opaque 2 directement contre l'élément 50 de transfert de la lumière 3* comme cela est montré par la figure -5. Si de plus, on souhaite faire un usage plus efficace de la lumière réfléchie, il est possible de donner une certaine inclinaison à la face externe de l'élément à fibres optiques afin que cette face forme avec les documents un angle convenable, égal par exem-55 pie à comme cela est illustré sur la figure 6. Si l'on se réfère maintenant à la figure 7, celle-ci montre un exemple du phototube utilisant l'élément à fibres optiques selon l'une des constructions précitées. Ainsi que le montre la figure, le tube photoélectrique est constitué par un tube 11 40 à rayons cathodiques et à fibres optiques en lui-même connu, ayant 69 04501 4 2002356 un canon à électrons 12, un écran frontal de couplage pour fibres optiques 13 qui est revêtu intérieurement de grains de phosphore, par un élément à fibres optiques 14 qui peut avoir l'une des configurations montrées par les figures 1 à 6 et qui est fixé, du côté de sa face interne, sur-l'écran frontal 13 a fibres optiques, alors que sa face externe est appliquée sur le document 15 à enregistrer, et par un convertisseur linéaire/circulaire 16 à fibres optiques dont l'une des extrémités est en regard de la sortie de l'élément à fibres optiques 14, et que son autre extrémité est reliée en un élément unique qui fait face à un tube photoélectrique 17 situé à proximité immédiate de cette extrémité. Lorsque le système fonctionne, des faisceaux d'électrons sont émis par le canon à électrons 12 et balayent la couche électroluminescente de l'écran de couplage 13 selon la direction de la flèche a en faisant apparaître une lumière électro-luminescente dans la même direction. La lumière ainsi créée est transmise au travers de l'écran 13 et de l'élément à fibres optiques 14 jusqu'à ce qu'elle soit réfléchie sur le document 15. La lumière incidente est modulée au moment de sa réflexion sur le document 15 et elle est introduite dans le convertisseur linéaire/circulaire 16. Puis, la lumière réfléchie ayant des intensités qui sont fonction de la noirceur des éléments de l'image portée par les documents 15, est transmise au tube photoélectrique 17 pour être convertie en signaux électriques. De préférence, l'élément à fibres optiques 14 peut être noyé directement dans la face frontale du tube à rayons cathodiques 11, comme cela est montré par la figure 8. Il n'y a cependant pratiquement pas de différence entre le mode de fonctionnement de cette dernière disposition et ce qui vient d'être décrit en référence à la figure 7. La figure 9 montre un exemple d'application de l'élément à fibres optiques selon l'invention dans le cas d'un tube à rayons cathodiques où la couche électro-luminescente est balayée selon un cercle. Comme le montre la figure, le tube à rayons cathodiques 35 11' porte sur son écran un convertisseur circulaire/linéaire 13' en fibres optiques qui aboutit sur la face interne de•1'élément à fibres optiques 14. On comprendra que le phototube de ce type fonctionne essentiellement de la même manière que les dispositifs, précédemment décrits. 40 La figure 10 montre une variante du phototube selon la 69 04501 5 2002356 figure 9, dans laquelle le convertisseur linéaire 13' et l'élément à fibres optiques* 14 sont constitués par un élément unique à fibres optiques lV qui est essentiellement similaire, quant à sa construction et à son fonctionnement, à ceux qui sont montrés par les figures 1 à 6. La figure 11 illustre un autre exemple de réalisation du phototube dans lequel on utilise un dispositif de balayage à fonctionnement mécanique pour appliquer la lumière entrante sur le document initial. Ainsi que cela est montré sur la figure, la lumière entrante est fournie à partir d'une source fixe de lumière 21 et les rayons de lumière émis par la source de lumière 21 sont transférés aux fibres 22 au moyen d'un élément unique rotatif à fibre optique 23. Les fibres 22 sont reliées, à l'une de le leurs extrémités, avec l'élément à fibres optiques 14 du genre montré par les figures 1 à 6, et elles sont disposées, à leur autre extrémité, de façon à former un cercle autour de l'axe selon lequel la lumière est émise à destination de l'élément rotatif à fibre optique 23. L'une des extrémités de l'élément rotatif à fibre optique 23 est en permanence en regard de la source lumineuse 21 dont il reçoit les rayons lumineux, alors que son autre extrémité est en regard des entrées des fibres 22 qui sont disposées selon un cercle. La lumière entrante est introduite annulai-rement dans les fibres 22, une par une, et elle est transmise linéairement vers le coté d'entrée de l'élément à fibre optique 14. 69 04501 6 2002356 RF.VENDIC/l'TJQN3 1° Phototube pour l'enregistrement des images d'un document qui est disposé à proximitc immédiate de la face du tube, caractérisé en ce que le.phototube comprend en combinaison un élément à fibres optiques au travers duquel la lumière entrante 5 et la lumière sortante sont transmises selon des voies différentes-, des organes de balayage pour appliquer la lumière entrante à la face interne de cet élément à fibres optiques, un élément de transfert de la lumière pour transférer la lumière réfléchie par le document selon une direction qui diffère de la direction axiale dudit élé-10 ment à fibres optiques, et un convertisseur photoélectrique pour détecter les intensités de la lumière réfléchie et les convertir' en signaux électriques. 2° Phototube selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément à fibres optiques comprend un bloc de fibres qui est 15 constitué par des fibres optiques, un écran opaque qui est fixé sur une partie de la face interne (d'entrée) dudit bloc de fibres et une pièce en verre transparent qui est fixée sur la face externe (de sortie) du bloc de fibres, cet écran opaque étant au même niveau que la pièce de verre et en parallèle avec les fibres du 20 bloc de fibres. 3° Phototube selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une rainure est formée dans le bloc de fibres, en position essentiellement adjacente à la pièce de verre. 4° Phototube selon la revendication 2, caractérisé en 25 ce qu'un film mince transparent de verre est fixé sur la face externe de l'élément à fibre optique. 5° Phototube selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un film mince, opaque à l'exception d'une partie qui est adjacente à la pièce de verre, est fixé sur la face externe de 30 l'élément à fibres optiques.- 6° Phototube selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'écran opaque est directement juxtaposé à la pièce de verre. 7° Phototube selon la revendication 2, caractérisé en 55 ce que la face externe de l'élément à fibres optiques est conformé de manière à présenter une certaine inclinaison par rapport à la direction de son épaisseur. 8° Phototube pour enregistrer les images portées par 69 0450T 7 2002356 un document disposé à proximité immédiate de la face externe dudit phototube, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison, un tube à rayons cathodiques et à fibres optiques de construction connue, une plaque frontale à fibres optiques qui est revêtue sur sa 5 face interne de grains de phosphore et qui est montée sur la face frontale du tube à rayons cathodiques, un élément à fibres optiques dont la face interne est reliée à la plaque frontale en vue de transmettre la lumière entrante provenant de ladite plaque frontale aux documents à enregistrer, la lumière sortante provenant dudit 10 élément à fibres optiques empruntant une direction qui diffère de celle qui est prise par la lumière entrante, et un convertisseur photoélectrique pour détecter les intensités lumineuses réfléchies par le document et les convertir en signaux électriques correspondants . 15 9° Phototube pour enregistrer les images portées par un document qui est disposé à proximité immédiate de la face du tube, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison., une source fixe de lumière, un dispositif rotatif de balayage dont l'une des extrémités est orientée vers ladite source de lumière alors que 20 son autre extrémité est repliée de manière à se déplacer suivant un cercle lorsque ce dispositif de balayage tourne autour de son axe, plusieurs fibres optiques dont les extrémités d'entrée sont disposées selon une configuration circulaire correspondant audit cercle, lesdites fibres optiques étant séquentiellement 25 balayées par la lumière provenant de ladite source lumineuse, au fur et à mesure de la rotation du dispositif de balayage, un élément à fibres optiques qui est relié du côté de sa face interne, aux fibres optiques, sous une forme linéaire, et qui reçoit la lumière entrante provenant de ladite source lumineuse, la transmet j50 aux documents à enregistrer et transfère la lumière réfléchie par -le document dans une direction qui diffère de la direction suivie par la lumière entrante, et un convertisseur photoélectrique pour détecter les intensités de la lumière réfléchie et les convertir en signaux électriques correspondants.