Brevet FR2054652A1 — publié le 19710423

La présente invention"concerne généralement et a essentiellement pour objet un système optique pour représenter des signaux optiques par des images ou analogues et en particulier un dispositif formant panneau de face avant ou plaque ou dalle de 5 fond antérieur à système optique à fibres destiné à être utilisé dans le système optique, ainsi que*les diverses applications et utilisations résultant de sa mise, en ôeuvre et les ensembles, appareils, circuits, équipements et installations pourvus de tels systèmes et dispositifs. v 10 Des plaques à système optique à fibres, constituées par un faisceau ou paquet de fibres optiques, sont appliquées dans des tubes oscillographiques ou à rayons cathodiques, des tubes à images et dans d'autres dispositifs convertisseurs photoélectriques. Dans de tels dispositifs, la plaque à système optique à fibres 15 est employée comme panneau de face avant ou de dalle de fond antérieur formant fenêtre de l'écran, à travers lequel des signaux optiques, tels que des images à deux dimensions, peuvent être effectivement 'tranférés ou transmis. Ces signaux tranférés peuvent alors être observés directement par un observateur ou 20 spectateur sur le panneau de face avant. Un exemple typique, parmi les applications importantes des panneaux de face avant ou dallesde fond à système optique à fibres,est constitué par l'enregistrement d'images sur un écran de tube oscillographique ou à rayons cathodiques et la présentation visuelle dans des 25 tubes à images ou analogues. L'avantage présenté par de telles applications est dû au rendement de transmission phôtométrique élevé et à la possibilité de réglage, de commande ou de contrôle de l'ouverture numérique. L'ouverture numérique est un paramètre important spécialement en réalisant la transmission de lumière 30 d'une fibre optique et par conséquent, sa valeur devra être choisie méticuleusement conformément aux caractéristiques de performances ou de fonctionnement de la lumière d'entrée ou de sortie employée. Quand une source de lumière diffuse, telle qu'une matière fluorescente ou luminescente, est utilisée en contact 35 avec le panneau de face avant ou la dalle de fond formant fenêtre, une grande ouverture numérique devra être choisie pour obtenir une transmission optimale de lumière, par exemple pour des tubes 70 27495 2 2054652 à images dans lesquels seule une faible intensité lumineuse peut .être obtenue. En outre dans des tubes oscillograph.iqu.es ou à rayons cathodiques, il est désirable de -capter, recueillir ou collecter autant de lumière que possible de. sa couche fluorescente ou luminescente. - Si d'autre part un contraste d'image plus grand est nécessaire dans ces cas, une ouverture numérique plus petite peut être choisie pour réduire l'influence de la lumière ambiante. Dans v des tubes classiques oscillographiques ou à rayons cathodiques et à images à système optique à fibres, il est usuel qu'un panneau de face avant à système optique à fibres à faible ouverture numérique soit employé de façon à éliminer la quantité de lumière ambiante arrivant sous forme cb bruit ou parasites sur la couche fLoiescente. Ainsi, des formes d'onde de signaux et'des images à grand rapport 15 de contraste peuvent être obtenues sur ces écrans, même si un grand éclàirement ambiant ou une forte illumination ambiante est réalisé. les surfaces extérieures de panneauxde face avant classiques à système optique à fibres, "sont si lisses, polies ou unies ou optiquement plates ou planes que la majeure partie des lumières incidentes peut être réfléchie sur-cellea-ci.. Quand les images, sur le panneau de face avant ayant une surface extérieure lisse, polie ou unie, sont observées de l'avant ou du devant de celui-ci dans des conditions d'intense éclàirement ambiant , la-surface 25 extérieure ressemble.en outre à un miroir sombre ou obseur par lequel l'image de l'observateur ou spectateur lui-même est réfléchie pour perturber la vision claire ou nette de l'image sur celui-ci, même si l'ouverture numérique du panneau de face avant à système optique à fibres est-suffisamment petite. Si le 30 panneau de face avant est regardé obliquement pour éviter la réflexion indésirabledes lumières ambiantes, la région de vision effective du panneau de face avant est par ailleurs limitée de façon importante. C'est par conséquent un but de cette invention de créer un 35 système optique perfectionné pour représenter des signaux optiques par des images sans être .perturbés par les lumières ambiantes. 70 27495 3 2054652 Un autre but de l'invention est de créer un nouveau panneau de face avant formant dalle ou plaque de fond à système optique à fibres constitué par un paquet ou faisceau de fibres optiques, sur lequel les signaux optiques appliqués sont directement visibles ou 5 observables même sous un éclairage ambiant intense. Encore un autre but de l'invention est de créer un pannneau de face avant perfectionné de tubes à rayons cathodiques, de tubes à images et d'autres dispositifs convertisseurs photoélectriques, dans lequel la surface extérieure du panneau de face avant formant dalle de fond est finie ou usinée avec un état de surface suffisamment rugueux pour disperser ou diffuser, au hasard ou de façon aléatoire, les lumière incidentes arrivant sur celui-ci du milieu • environnant. - . Conformément à l'invention, la surface extérieure du panneau 15 de face avant à système optique à fibres est grossièrement finie ou usinée mécaniquement ou chimiquement, de sorte que la réflexion sp^cuMre ou de miroir à la surface est sensiblement empêchée. Le finissage ou l'usinage du panneau de face avant à système optique à fibres peut être exécuté par exemple par sablage ou 20 décapage au jet de sable soufflé, par meuJ-gge ou polissage ou par décapage ou attaque chimique. La surface rugueuse ou finement concave - convexe est ensuite revêtue ou enduite d'une matière transparente possédant un indice de réfraction inférieur à celui des noyaux ou âmes du faisceau ou paquet de fibres optiques. Ceci 25 produit un rayonnement effectif provenant du panneau de face avant et disponible dans 1'observation directe des images présentées visuellement. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus 30 clairement à la lecture de la description explicative qui va suivre en se reportant aux dessins schématiques annexés, donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de 1'invention et dans lesquels: - la figure t représente une vue en coupe longitudinale d'un 35 tube à rayons cathodiques classique avec lequel est à combiner un panneau de face avant à système optique à fibres mettant en oeuvre l'invention; et 70 27495 4 2054652 - la figure 2 est une vue fragmentaire en coupe, à une échelle agrandie, du panneau de face avant à système optique à fibres représenté' sur la figure 1". Sur. la figure 1, un tube à rayons cathodiques 10 comprend une 5 enveloppe de verre mise sous vide 1f, un écran 12 pourvu d'un panneau de face avant ou d'une plaque 13 formant dalle de fond constitué par un faisceau ou paquet de fibres optiques et ayant une couche fluorescente ou luminescente 14 déposée sur la surface intérieure du paquet ou faiscèau, un" canon à électrons 15 pour 10 émettre un faisceau électronique 16, et des moyens d'analyse, de balayage, d'exploration ou analogue 17 pour concentrer ou focaliser et dévier le faisceau électronique 16. Un revêtement métallique 18,formant couche dorsale de soutien ou analogue, peut être disposé sur la face arrière ou envers de la couche 15 fluorescente 14- Une extrémité du paquet de fibres optiques est finie ou usinée pour former une surface extérieure 13a de l'écran 12 et l'autre extrémité constitue une surface intérieure 13b enduite ou revêtue de la couche fluorescente 14. Quand le faisceau électronique -16 frappe la couche fluorescente 14 en traversant 20 le revêtement métallique 18, des rayons.de lumière diffuse sont émis par celle-ci. Après s'être propagés à travers le panneau de face avant à fibres optiques 13, les rayons lumineux sont envoyés ou rayonné s dans le milieu-ambiant tel que l'air atmosphérique sous un angle défini par l'ouverture numérique du paquet ou 25 faisceau de fibres optiques. Comme cela est représentés lesïayons liminew ainsi émis ou rayonnés par un point A, sont observés en un point d'observation P situé dans la trajectoire 19 de la lumière. Avec un éclairage ambiant intense, des difficultés sont cependant rencontrées par le fait que les. rayons lumineux ambiants, provenant 50 de sources lumineuses externes Q et Q', sont réfléchis respectivement aux points B et B' autour du point A. Ainsi, les rayons . lumineux ambiants, se propageant par les trajets de lumière 20 et 20', interfèrent avec les rayons se propageant suivant la trajectoire 19. Comme cela est bien connu, cette interférence 25 peut être évitée par l'emploi d'un panneau de face avant 13 à système optique à fibres possédant une faible ouverture numérique destinée à augmenter le contraste d'image observable sur l'écran 12. BAD ORIGINAL 70 27495 5 2054652 Comme les surfaces des panneaux de face avant d'écran existants sont habituellement finies ou usinées de façon à être lisses, polies.ou unies, elles agissent comme un miroir provoquant ^ la réflexion de la lumière provenant des rayons ;lumineux ambiants. En particulier dans les conditions de lumière ambiante - - lumineuse, la surface usuelle lisse, polie ou unie 13a de l'écran 12 est observée ou visible sous l'apparence d'un miroir sombre ou obscur réfléchissant l'observateur lui-même sur 10 celle-ci. Même si le point d'observation P est décalé jusqu'au point P1 qui est écarté de l'axe optique X afin d'éviter ainsi une telle réflexion speculaire ou de miroir, la surface lisse, polie ou unie agit également comme un miroir en donnant une région d'observation plus étroite que la région totale qui pourrait 15 être obtenue sur l'axe optique X. . " Cette difficulté, résultant de la surface classique lisse, polie ou unie 13a, peut être facilement éliminée conformément a cette .invention, la figure 2 représente un agencement de structure du panneau de face avant à système optique à fibres 20 utilisé dans le tube à rayons cathodiques mettant l'invention ai oeuvre, dans lequel le revêtement métallique formant couche dorsale ou de soutien et la couche fluorescente Ou luminescente sont également désignés respectivement par les chiffres de référence 18 et 14. L'écran 12 est pourvu du panneau de face 25 avant à système optique à fibres 13 dans lequel le paquet ou faisceau de fibres optiques est composé de noyaux ou d'âmes 21, de revêtements d'enrobage ou de placage 22 enveloppant ou gainant les noyaux pu âmes respectifs 21 et de couches de verre absorbantes 23 disposées entre les noyaux ou âmes enrobés 21. 30 Ces noyaux 21 sont réunis en paquet ou en faisceau avec les couches absorbantes 23 pour former un panneau de face avant 13 à fibres optiques multiples. Le paquet ou faisceau de fibres optiques du panneau de face avant 13 peut avoir de préférence une ouverture numérique inférieure à 0,4 de façon a produire 35 un grand contraste d'image. Cette faible ouverture numérique impartit à l'écran -f2 une région d'observation étroite à petit angle visuel Ô . Dans ce 70 27495 6 2054652 cas, une surface extérieure 13'a du panneau de face avant 13 est réalisée de façon si grossière ou rugueuse que divers rayons lumineux ambiants incidents, arrivant' sur celle-ci, peuvent être réfléchis au hasard ou de manière aléatoire et que la réflexion spéculaire ou de miroir précitée ne peut pas se produire. La surface extérieure rugueuse 13*a peut être obtenue' en tant que résultat d'une opération de finition ou d'usinage par un procédé de décapage au jet de sable soufflé, de meulage grossier ou de polissage rugueux ou d'attaque ou de décapage chimique. Ainsi, la surface extérieure du .panneau de face avant conforme à l'invention est vue à partir d'un point d'observation .externe sous l'aspect d'une surface dépolie ou givrée, sombre ou obscure. Quadn .un rayon de lumière ambiante, provenant de la source de lumière diffusive -Q située dans l'angle visuel ô , tombe sur le point A de la surface extérieure 13'a suivant la trajectoire 20, une faible portion de la lumière, es.t diffusée ou dispersée au point A mais la majeure partie pénètre dans l'un des noyaux 21 suivant un tr^pt 24 représenté par une ligne discontinue en traits interrompus. Lés rayons lumineux conduits sont' dispersés quand ils arrivent sur la couche fluorescente 14 et sont ensuite absorbés par les couches absorbantes 23. Quand par ailleurs, d'autres rayons lumineux, émanant de la source de lumière Q'. située à l'extérieurde l'angle visuel G , tombent sur le point A suivant la trajectoire 20', ure partie des rayons * lumineux est également réfléchie au point A et la majeure partie restante pénètre sous forme de rayons obliques dans l'un des noyaux 21 et est absorbée à la fois par les enrobages 22 et par les couches absorbantes 23 près du point A. Ainsi, la surface rugueuse 13'a est vue comme une surface sombre ou obscure,dépolie, givrée ou-analogue à moins qu'une image ne soit présente sur celle-ci. Comme la plupart des rayons lumineux ambiants, provenant des deux sources Q et Q', est absorbée de cette manière, le contraste d'image résultant augmente sans être affecté par 1'éclairage ambiant. . . • Afin d'accroître le rendement ou 1'efficacité de la lumière émisé par la couche fluorescente 14, la surface rugueuse 13'a 70 27495 7 2054652 peut être de préférence revêtue ou enduite d'une matière transparente inorganique ou organique 25 telle que 1'? i, de la graisse contenant de l'huile, ou des matières plastique;. Ces matériaux peuvent avoir des indices de réfraction inférieurs à ceux des noyaux des fibres optiques, si cela est préféré. Il est également préférable que la matière de revêtement 25 possède, à la température de fonctionnement, une faible tension de vapeur en comparaison avec la pression atmosphérique, te domaine de transparence de la matière de revêtement 25 devra être choisi en tenant compte de la corrélation entre la caractéristique de longueur d'onde de. la lumière,émise par la couche fluorescente 14, et la sensibilité spectrale des yeux de l'observateur ou du spectateur. Quand les rayons lumineux sont rayonnes ou émis à partir de-la surface extérieure 13'a de l'écran 12 vers l'air extérieur, la -matière de revêtement 25 sert à réduire la réflexion indésirable qui se produirait autrement sur la surface rugueuse 13'a en réalisant une observation ou ■vision directe efficace de l'image sur celle-ci. .11 en résulte que la quantité de rayons lumineux, retournant dans les noyaux 21, est sensiblement réduite à une valeur minimale Ceci est du au faible indice de réfraction des matériaux de revêtement 25 et par conséquent le rendement de rayonnement ou d'émission des rayons lumineux est augmenté pour réaliser un grand contraste d'image dans l'observation directe, même avec * un éclairage ambiant intense. En outre, l'angle visuel d'un tel panneau de face avant à fibres optiques est supérieur à celui du panneau de face avant dépourvu de matière de revêtement.' La surface dépolie ou givrée ;sombre ou obscure, du panneau de face avant à fibres optiques, ainsi obtenue,peut avoir une grande variété d'applications telle que par exemple pour un panneau de face avant formant dalle de fond pour des tubes à rayons cathodiques ou des tubes à images à système optique à fibres qui sont appropriés à l'observation ou vision directe de signaux optiques,même dans des conditions d'éclairage ambiant intense. Bien que la présente invention ait été décrite en corrélation 70 27495 8 2054652 avec m mode de réalisation particulier\ des modifications, qui sont évidentes pour les spécialistes de la technique, sont comprises dans le cadre de l'invention. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple, En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques -des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. bad original 70 27495 9 2054652 REVENDICATIONS 1 - Dispositif formant panneau de face avant ou dalle de fond du type à système optique à fibres, caractérisé en ce qu'il comprend un faisceau ou paquet de fibres optiques possédant une faible ouverture numérique, la surface intérieure dudit paquet ou faisceau étant revêtue ou enduite d'une matière fluorescente ou luminescente pour émettre des signaux optiques par application de signaux électriques à celle-ci et la surface extérieure dudit paquet ou faisceau étant suffisamment rugueuse pour disperser au hasard les rayons lumineux incidents arrivant sur celle-ci en provenance du milieu ambiant. - 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une couche recouvrant la surface extérieure précitée avec une matière transparente ayant un indice de réfraction inférieur à celui des noyaux ou âmes des fibres optiques précitées. 3 --Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par un revêtement métallique formant couche dorsale ou de soutien recouvrant la matière fluorescente précitée. 4 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface extérieure précitée possède un état de surface finie grossier obtenu par usinage mécanique grossier. ■ 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'usinage mécanique précité est exécuté par un procédé de décapage au jet de sable soufflé. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3» caractérisé en ce que la surface extérieuré précitée présente un état de surface finie grossier obtenu par une opération de finition chimique.. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé-en ce que l'opération de finition chimique est éxécutée par un procédé d'attaque ou de décapage chimique. 8 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la matière transparente précitée possède une tension de vapeur inférieure à la pression atmosphérique à la température 70 27495 10 2054652 de service ou de fonctionnement. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la matière transparente précitée est de la graisse. 10 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce 5 que la matière transparente précitée est une matière plastique. 11 - Système optique pour présenter visuellement des signaux optiques bu les représenter par des images, caractérisé en ce qu'il comprend un écran pourvu d'un panneau de face avant à système optique à fibres selon l'une des revendications 10 précédentes. ' . BAD ORIGINAL