Brevet FR2085823A1 — publié le 19711231

la présente invention se rapporte d'une manière générale aux dispositifs pour former l'image d'un objet, et concerne plus particulièrement les dispositifs pour produire des signaux vidéo représentatifs d'un objet. 5 ' l'un des moyens qui ont été proposés pour former l'image d'un objet consiste en un dispositif optique schlieren. Un tel dispositif est électro-optique en ce qu'il utilise un milieu qui peut subir des distorsions sélectives et quantitatives sous l'effet d'un faisceau d'électrons venant le frapper afin de réfléchir de la lumière 10 émanant d'une source au-delà d'un écran ou analogue et sur des moyens appropriés de réception de l'image. Les dispositifs de ce type exigent une source séparée de lumière et des moyena pour moduler l'intensité du faisceau d'électrons suivant une manière représentative de l'objet. Par conséquent, ils ne se prêtent pas 15 à la projection directe de l'image d'un objet sur des moyens de réception d'image, tels qu'un écran de visualisation, et de tels dispositifs ne peuvent pas être utilisés pour produire des signaux vidéo représentatifs de l'objet. L'invention a par conséquent pour objet un dispositif électro-20 optique nouveau de formage des images utilisant le principe schUëren et qui peut être utilisé soit pour projeter une image d'un objet ou pour produire ou développer des signaux vidéo représentatifs de l'objet. Conformément à l'invention, le dispositif électro-optique de 25 formage des images comprend un appareil électronique de balayage avec une électrode qui comporte un élément déformable réfléchissant la lumière et des moyens pour dévier un faisceau d'électrons non modulé sur l'électrode de façon à déformer sélectivement des zones élémentaires de l'élément réfléchissant la lumière. Cet 30 élément est éclairé par de la lumière provenant d'un objet dont on doit former une image sur des moyens appropriés de réception. Un dispositif optique schlieren projette sur les moyens de réception de l'image la lumière provenant de l'objet et réfléchie depuis les zones déformées de l'élément réfléchissant la lumière, la lumière 35 provenant des zones non déformées de l'élément étant interceptée par un élément formant écran ou analogue dans le dispositif schlieren. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens 71 11596 2 2085823 de réception de l'image comprennent un appareil photosensible engendrant des signaux et grâce auquel des signaux vidéo représentatifs de l'objet sont produits. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention 5 apparaîtront plus clairement dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente schématiquement un mode de réalisation conforme à l'invention et produisant des signaux vidéo monochromatiques ; 10 - la figure 2 est une vue partielle à plus grande échelle d'une électrode de l'appareil de balayage de la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue schématique d'un mode de réalisation conforme à l'invention et produisant des signaux vidéo de couleur. 1 5 Suivant un exemple de réalisation et en se reportant à la figure 1, de la lumière provenant de et représentative d'un objet 11 est dirigée par une lentille 12 sur la surface réfléchissante d'un élément formant écran ou analogue 13 dans un dispositif optique schlieren. La lumière provenant de l'objet 20 et qui est réfléchie depuis l'écran schlieren 13 est dirigée par une lentille collimatrice 14 sur l'électrode-cible 15 réfléchissant la lumière d'un tube 16 de balayage à rayons cathodiques. L'électrode-cible 15 est balayée par un faisceau d'électrons . non modulé -provenant d'un canon 17, ledit faisceau étant dévié 25 sur l'électrode-cible par des moyens comprenant une bobine ou analogue de déviation 18 qui est excitée ou alimentée de manière classique de façon à balayer un format d'image sur l'électrode 15- La collision du faisceau électronique avec une surface élémentaire de l'électrode-cible permet à son élément réfléchissant * ■ 30 de réfléchir la lumière provenant de l'objet sur cette surface élémentaire, et ce vers l'arrière au travers de la lentille 14 de manière à passer par l'écran schlieren 13. Toutes les surfaces élémentaires de l'électrode-cible 15 non frappées par le faisceau électronique présentent des zones ou surfaces non déformées à 35 la lumière provenant de l'objet de sorte que cette lumière, lorsqu' elle est réfléchie vers l'arrière en passant par la lentille 14, est interceptée par l'écran schlieren 13. La manière suivant 71 11596 3 2085823 laquelle l'élément réfléchissant de 1'électrode-cible 15 est déformé sera expliquée ci-après. La lumière provenant dè l'objet et qui est réfléchie depuis les zones ou surfaces élémentaires déformées de 1!élément 5 réfléchissant de l'électrode-cible 15, et qui n'est pas interceptée par l'écran schlieren 13, est dirigée par une lentille de projection 19 sur des moyens de réception d'image qui, suivant le mode de réalisation représenté, consistent en un photomultiplicateur 21 produisant des signaux vidéo, la sortie du 10 photomultiplicateur 21 est reliée à l'entrée d'un amplificateur de signal vidéo 22, dont la sortie est reliée à une borne de sortie 23. L'électrode-cible 15 du tube à rayons cathodiques 16 est effectivement une partie d'un dispositif de balayage du type décrit 15 dans la demande américaine de John A. van Raalte et Victor Christiano, Sériai n° 861 592, déposéele 29 Septembre 1969 et ayant pour titre "Intelligence-Handling Device Having Means for Limiting Induced Electrostatic Potential'î Comme il apparaît sur la figure 2, l'électrode-cible 15 comprend essentiellement 20 un substrat isolant 24, tel que du verre (qui peut être convenablement la face avant du tube à rayons cathodiques 16 de la figure 1). Sur une surface plane de ce substrat, on a prévu une pluralité de conducteurs»support 25 qui sont électriquement reliés ensemble (non représenté), l'écartement entre les conducteurs voisins 25 correspond aux dimensions d'une zone ou surface élémentaire de l'objet dont l'image est projetée sur l'électrode 15- Les conducteurs 25 supportent de manière espacée par rapport au substrat 24 un film métallique 26 réflecteur de lumière, électrostatiquement déformable et normalement plan, lequel peut 30 être réalisé en des alliages de métaux tels que le nickel, le cuivre ou l'aluminium par exemple. Le film 26 est suffi.samme.nt mince pour être perméable à un faisceau d'électrons 27, de sorte qu'un motif de charges électriques 28 peut être produit sur le substrat isolant 24. En raison du fait que, selon la présente 35 invention, le faisceauy&ëlectronsn'est pas modulé et a par conséquent toujours la même intensité, le motif de charges 28 est le même pour toutes les surfaces élémentaires de l'électrode-cible qui sont 71 11596 4 „ 2085823 sélectivement frappésspar le faisceau 27. Ainsi, la déformation de chaque surface élémentaire de l'élément réfléchissant 26 est la même et est suffisante pour provoquer la réflection de la lumière provenant de l'objet dans les surfaces élémentaires 5 respectives de l'objet après passage par l'écran schlieren 13 de la figure 1 et sur le photomuïtiplicateur 21. la quantité de lumière provenant dé l'objet et ainsi réfléchie dépend par conséquent seulement de l'intensité de la lumière dans les surfaces élémentaires respectives de l'objet, la lumière 10 émanant de toutes les surfaces élémentaires de l'objet et qui ne sont pas balayées par le faisceau d'électrons 27, telle que celle correspondant à la surface non déformée 31 de l'élément réfléchissant 26, est réfléchie vers l'arrière et interceptée par l'écran schlieren 13 de la figure 1, et par conséquent, 15 n'atteint pas le photomultiplicateur 21. De cette manière, le dispositif de la figure 1 développe ou produit un signal vidéo monochromatique (c'est-à-dire blanc et noir) à la borne 23 et représentatif de l'objet 11. la figure 3 montre un autre mode de réalisation de 20 l'invention dans lequel des signaux vidéo de couleur représentatifs d'un objet, tel que l'ohjet 11 de la figure 1, peuvent être produits, la lumière représentative de l'objet qui est réfléchie -au-delà de l'écran schlàeren 13 est projetée sur une lame séparatrice 32 qui la sépare en ses composantes colorées. La 25 séparatrice 32 comprend des éléments dichroïques croisés 33 et 34t'" L'élément dichroïque 33 est du type transmettant la lumière bleue et la lumière verte et réfléchissant la lumière rouge vers un photomultiplicateur rouge.'35. L'élément dichroïque 34 est du type transmettant la lumière verte et la lumière rouge et réfléchissant 0 . 30 la lumière bleue vers un photomultiplicateur bleu 36. La lumière verte qui est transmise par les éléments dichroïques 33 et 34 est dirigée sur-un photomuïtiplicateur vert 37. Les sorties respectives des photomultiplicateurs rouge, bleu et vert 35, 36 et 37 sont reliées aux entrées des amplificateurs rouge, bleu 35 et vert 38, 39 et 41 dont les sorties sont respectivement couplées aux bornes 42, 43 et 44. Il convient de remarquer que les moyens de réception d'image, décrits à propos des figures 1 et 3 comme étant des photomultiplicateurs COPY 71 11596 5 2085823 peuvent être un écran de visualisation sur.lequel une image optique d'un objet peut être projetée grâce à l'appareil de l'invention. Egalement, l'utilisation de l'invention n'est pas limitée à un type particulier d'objets. Il peut être représenté 5 par de la lumière réfléchie par un paysage ou une scène vivante ou transmise par transparence photographique par exemple. En outre, au lieu d'utiliser une forme particulière de dispositif optique schlieren dans lequel l'écran 13 a une surface réfléchissante de manière à diriger la lumière de l'objet sur l'électrode-cible 10 15 du tube à rayons cathodiques, on peut utiliser un dispositif schlieren modifié, tel que celui décrit dans la demande américaine d'Edward G. Ramberg, Sériai n° 17 412, déposée le 9 Mars 1970 et ayant pour titre "Optical System for Orthogonalizing Image Eield of Projection Lens."Dans cette forme de dispositif optique 15 schlieren, la lumière émanant de l'objet serait dirigée par une lentille collimatrice de manière angulaire vers l'électrode-cible 15 depuis laquelle elle serait également réfléchie avec un certain angle en direction de l'écran 13- Dans un tel dispositif, il y a un prisme dans le trajet de la lumière angulairement 20 réfléchie de façon à la rendre effectivement orthogonale par rapport à la lentille de projection 19 et aux moyens de réception d'image tels que le.photomultiplicateur 21 de la figure 1 par exemple. Dans un dispositif optique schlieren décrit suivant la demande" précitée de Ramberg, l'écran doit seulement intercepter la 25 lumière réfléchie des surfaces ou zones non déformées de l'électrode-cible 15 et il n'est par conséquent pas nécessaire que l'une de ses surfaces soit réfléchissante pour la lumière comme dans les dispositifs des figures 1 et 3. Parmi les avantages d'un dispositif de formage des images 30 conforme à la présente invention, on peut citer la réduction de dimensions, de poids, de complexité , et de coût de l'appareillage. Egalement, lorsqu'il est utilisé .dans une disposition pour produire des signaux, le temps de mise.en oeuvre de l'appareil est moindre que celui requis pour un appareil classique. lorsqu'on utilise le 35 dispositif pour produire des signaux vidéo de couleur représentatifs d'un objet, ce dispositif est sensiblement dépourvu de problèmes d'enregistrement d'image, d'adaptation de gamma, de.masquage ou COFY 71 11596 6 2Q85823 analogue et de diverses instabilités,. lesquels problèmes sont normalement rencontrés dans un appareil de télévision en couleurs utilisant une pluralité de dispositifs d'enregistrement d'images pour produire des signaux vidéo représentatifs. 5 Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple, l'invention comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques de ceux qui ont été décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant l'esprit 10 de l'invention et entrent dans le cadre des revendicat ons qui suivent. 71 11596 7 2085823 -REVEUBICATIOUS- 1Dispositif électro-optique de formage de l'image d*un objet, caractérisé en ce qu'il comprend : un appareil électronique de balayage comportant une électrode avec un élément déformable réfléchissant la lumière; des moyens pour éclairer ledit élément 5 réfléchissant au moyen de la lumière émanant dudit objet; des moyens de réception d'image; un dispositif de projection schlieren pour projeter sur lesdits moyens de réception d'image la lumière émanant de l'objet et réfléchie depuis les zones ou surfaces déformées dudit élément réfléchissant, ledit dispositif de 10 projection comportant un écran ou analogue pour intercepter la lumière réfléchie depuis les surfaces non déformées dudit élément réfléchissant, et ledit appareil électronique de balayage comprenant lin faisceau d'électrons non modulé pour déformer des surfaces élémentaires choisies dudit élément réfléchissant afin de permettre 15 à la lumière provenant de l'objet et réfléchie depuis lesdites surfaces choisies de passer au-delà dudit écran et par conséquent d'être projetée sur lesdits moyens de réception d'images. 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de réception d'image comprennent un appareil 20 photosensible produisant des signaux et répondant à ladite lumière réfléchie et provenant de l'objet pour développer des signaux vidéo représentatifs dudit objet. 3.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit appareil photosensible est un photomultiplicateur et 25 comprend un amplificateur de signal .couplé à la sortie dudit photomultiplicateur. 4.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit appareil photosensible comprend une pluralité de photomultiplicateurs, et ledit dispositif de projection comprend une lame 30 séparatrice pour séparer en ses composantes la lumière émanant de l'objet réfléchie par ledit élément réfléchissant et passant au-delà dudit écran, et pour diriger lesdites composantes de lumière sur des photomultiplicateurs respectifs. 5.- Dispositif suivant la revendication 4,caractérisé en ce que 35 ledit appareil photosensible comprend trois photomultiplicateurs 71 11596 8 2085823 répondant respectivement aux composantes rouge, verte et bleue de ladite lumière émanant de l'objet pour produire respectivement une lumière rouge, verte et bleue représentative de signaux vidéo, et la lame séparatrice précitée comprend un jeu d'éléments 5 dichroïques pour séparer en composantes rouge, verte, et bleue ladite lumière projetée émanant de l'objet et pour diriger lesdites composantes séparées rouge, verte et bleue respectivement sur lesdits photomultiplicateurs répondant à la lumière rouge, verte et bleue. 10 6.- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre trois amplificateurs vidéo respectivement couplés aux sorties des photomultiplicateurs précités répondant au rouge, au vert et au bleu. 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