Brevet FR2406887A1 — publié le 19790518

L'invention se rapporte à un tube cathodique dont l'écran de visualisation a une surface concave pour empêcher l'attention de l'observateur d'être distraite par les images réfléchies d'objets ambiants brillamment éclairés. Du fait que la plaque antérieure d'un tube cathodique classique possède une surface convexe vue du côté de l'observateur, des objets brillamment éclairés situés au voisinage de l'écran sont réfléchis par cette surface convexe pour former un reflet sur 1'écran, ce qui constitue un obstacle à l'observation normale en télévision. On a fait jusqu'ici différentes tentatives pour pallier cet inconvénient. L'une d'elles consiste à fournir une surface rugueuse ou glacée sur la face externe de écran, sur laquelle est déposée une couche d'une matière absorbant la lumière0 Bien que cette méthode soit efficace en ce qu'elle rend l'image réfléchie indistincte dans le détail, la brillance du reflet n'est pas sensiblement réduite et l'image désirée sur écran est également légèrement diffusée, avec une perte résultante des détails. Une seconde méthode consiste à utiliser une pellicule anti-réflection pour enduire la surface d'une lentille optique.Bien que cette méthode soit efficace pour réduire la luminosité du reflet sans provoquer de perte de détails, en ce qui concerne l'image sur écran, il se présente encore des problèmes concernant les dif ficultés de fabrication et, par conséquent, le coût de production élevé. La face antérieure du tube cathodique de l'invention comporte une surface de visualisation concave et non la surface convexe traditionnelle, le rayon de courbure étant sélectionné de façon à rendre l'image réfléchie d'objets brillamment éclairés, peu perceptible aux yeux de ltobservateur. Cette plaque antérieure peut être fabriquée sous la forme d'une plaque transparente séparée destinée à être fixée à la plaque antérieure d'un tube cathodique à surface classique convexe. L'invention a donc pour objet un tube cathodique exempt des problèmes rencontrés avec les tubes de l'art antérieur, grâce à l'utilisation d'une surface de visualisation concave. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après, accompagnée des dessins annexés, dans lesquels La figure 1 est une vue en coupe d'un tube cathodique suivant l'invention, La figure 2 est une vue en coupe d'une plaque transparente, conforme à l'invention, représentée fixée à la plaque an térieure d'un tube cathodique classique, Les figures 3A et 3B sont des vues en coupe d'une variante de cette plaque transparente et montrent respectivement sa configuration avant et après sa fixation à la plaque antérieure d'un tube cathodique classique, Les figures 4 à 6 représentent d'autres variantes;; La figure 7 illustre schématiquement l'emplacement des images réfléchies, La figure 8 est une illustration graphique de la position de l'observateur par rapport à celles des objets et de leurs images réfléchies, servant à déterminer la gamme des positions de l'observateur par rapport à la surface de visualisation, dans la quelle l'image réfléchie de ltobservateur lui-même est obscurcie; La figure 9 représente graphiquement la gamme des objets, autres que la propre image de l'observateur, pour lesquels 1'image réfléchie est obscurcie; La figure 10 est une illustration graphique d'une gamme d'obscurité qui satisfait aux gammes déterminées par les figures 8 et 9, et La figure Il représente graphiquement la gamme totale d'obscurité. On a représenté aux dessins, et plus particulièrement à la figure 1, un premier mode d'exécution de l'invention. Il désigne la partie en forme d'entonnoir d'un tube cathodique, gui est scellée sur son bord antérieur à une plaque antérieure 12, pour constituer une enveloppe évacuée 10. La plaque 12 est formée de la même matière transparente que la partie Il et conformée de manière à constituer une surface avant 13 laquelle, suivant l'invention, est rendue concave. La face interne de la plaque 12 est enduite d'une matière phosphorescente de manière classique, de façon à présenter une surface glacée. Si l'on considère maintenant la formation des images réfléchies par la surface concave 13 en se référant à la figure 7, en supposant qu'un objet 30 soit situé à l'avant de la surface i3 dans une position à gauche du point focal F de la surface concave 13, une image réelle inversée 30a est formée. Du fait que le côté intérieur de la plaque antérieure a une surface glacée, il n'est pas nécessaire de considérer les réflexions sur la surface interne. La taille de l'image réfléchie 30a augmente lorsque l'objet 30 se déplace en direction de la surface 13 jus qu'a ce qu'il atteigne le point focal "F", d'où il résulte que l'image réfléchie est une image virtuelle, si bien que, si un objet 31 est situé entre le point focal et la surface 13, on observera une image virtuelle 31a comme le montre le dessin.L'expérience montre que, lorsque l'image réfléchie, qu'elle soit réelle ou virtuelle, a au moins deux fois la taille de l'objet lui-même, les observateurs ne la reconnaissent pas comme image intelligible, si bien que de telles images ne constituent pas un obstacle à l'observation télévisuelle normale dans des conditions éclairées ou équivalentes. Plus précisément, lorsque l'objet intéressant est situé dans une gamme couvrant la moitié de la distance focale "f" à partir du point focal "F", la taille de l'image réfléchie de l'objet est agrandie jusqu'à au moins deux fois la propre taille de l'objet. Du fait que le rayon de courbure C de la surface 13 est égal à deux fois la distance focale (c'est-àdire : C = 2f), ceci se produit lorsque l'objet est situé dans une gamme comprise entre 0,25 C et 0,75 C.Lorsque l'objet intéressant est situé dans une gamme particulière de distance, par rapport à l'écran d'observation ou à la surface 13 et l'observateur étant assis dans une position qui tombe dans une gamme de distances d'examen qui sont conventionnellement déterminées comme un optimum basé sur le nombre de lignes d'exploration et sur la hauteur de l'écran de visualisation, l'expérience montre que des valeurs préférables du rayon "Ce sont 1 à 10 mètres pour des tubes cathodiques ayant des tailles d'écran comprises entre 12,7 et 81,3 cm, mesurées en diagonale à travers la surface de l'écran, comme le montre le tableau I ci-après : : TABLEAU I taille de l'écran distance d'examen rayons C (en cm) - (en mètres) (en mètres) 81,3 3,4 - 4,9 10 66 2,8 - 4,0 8 55,9 2,4 - 3,4 7 45,7 2,0 - 2,8 6 40,6 1,7 - 2,5 5 35,5 1,5 - 2,2 4 25,4 1,1 - 1,5 3 17,8 o,8 - 1,1 2 12,7 o,6 -. o,8 I Un examen sans obstruction peut être également obtenu si les images réfléchies sont brouillées jusqu'a devenir inintelligibles. La figure 8 représente graphiquement la relation entre la distance X de l'objet par rapport à l'écran de visualisation et la distance Y de l'emplacement pour lequel l'image réfléchie se forme par rapport à l'écran de visualisation, avec un graphique représentant la relation mathématique Y = Xf/ (X - f) qui est obtenue d'une manière bien connue des opticiens.La courbe I est un graphique des distances pour lesquelles les images réelles inversées sont formées et la courbe II est un graphique des distances pour lesquelles les images virtuelles non inversées sont formées. Un objet placé à X = 2f forme son image réelle inversée a une position Y = 2f et un objet placé à X 4 f forme des images virtuelles non inversées. La courbe III représente la distance entre l'observateur et la surface 13. En ce qui concerne la propre image de l'observateur, lorsqu'il observe sa propre image réfléchie par rapport à la surface 13, on peut considérer que l'observation est faite dans des positions situées sur l'axe des Z qui se trouve à 45 par rapport aux axes de coordonnés X et Y. La gamme des images propres de ltobservateur qui sont étroitement focalisées est définie entre le point zéro et un point A qui correspond à la distance focale "f" sur les axes X et Y. S'il est assis dans des positions comprises entre un point A et un point B qui correspond à 2f sur les axes X et Y, sa propre image est réfléchie et est hors de focalisation, au point tel qu'elle ne constitue aucun obstacle à l'examen normal.Cette zone hors de focalisation s'étend suivant l'axe Z Jusqu'à un point C qui est situé au-delà du point B à la distance minimum "n" de focalisation de l'oeil, si bien que la relation f C Z 4 2f + n doit être respectée pour assurer une observation sans obstruction. Lorsque des objets autres que l'observateur sont placés dans une position située à une distance infinie de l'écran de visualisation, l'image réfléchie est formée à la distance focale, comme le montre la figure 8. Lorsque cette image réfléchie est examinée dans une position comprise entre l'écran de visualisation et un point situé à une distance "f + n", on voit que l'- image réfléchie se présente sous la forme d'une image virtuelle obscurcie ou brouillée et, lorsqutelle est examinée dans une position au-delà de ce point, il s'agit d'une image réelle in versée étroitement focalisée, comme le montre la figure 9.Si de tels objets sont situés dans une gamme comprise entre l'infini et le point focal, l'image sera vue sous la forme d'une image virtuelle brouillée lorsqu'elle est examinée à une distance comprise dans la zone ombrée définie par la courbe Z = Xf + n. (X - f) Lorsque la position de l'objet est située dans une gamme comprise entre zéro et f, l'image réfléchie est brouillée, quelle que soit la position d'observation, comme l'indique la zone ombrée de la figure 9. D'après les explications qui précèdent, on voit que la zone dans laquelle l'image réfléchie à la fois des observateurs et des objets environnants, sont toutes deux brouillées, est définie comme suit et visualisée par une zone ombrée à la figure 10. f C Z ( 2f + n .................... (1) Z > Xf + .................... n (2) -f où X est supérieur à f. du fait que C = 2f, les équations 1 et 2 peuvent encore s'écrire comme suit C/2 L Z # C + n ...................... (3) Z - X - C/2 où X est supérieur à C/2. Il est connu, d'une manière générale, que la distance d'observation optimum à partir de l'écran est donnée par Q;H., où Q est un coefficient inversement proportionnel au nombre de lignes d'exploration, tel qu'indiqué au tableau II et H, la hauteur de l'écran. TABLEAU II Lignes d'exploration Q 100 10 525 7 625 5 1.000 3 10.000 1 Les équations 3 et 4 peuvent s'écrire comme suit C/2 C Q.H C C + n ................. (5) xC/2 + n (6) X x - C/2 Les valeurs optimum du rayon C par rapport aux diverses tailles d'écran sont données au tableau III. TABLEAU III Distance taille de Hauteur de d'observation Rayons l'écran l'écran optimum Rayons "C" (en cm) (mètres) (mètres) (mètres) 81,3 0,49 3,43 6,86 66 0,39 2,73 5,46 55,9 0,30 2,1 4,2 45,7 0,27 i,89 3,78 40,6 0,24 i,68 3,36 35,5 0,21 1,47 2,94 25,4 0,i5 1,05 2,1 17,8 O,li 0,77 1,54 12,7 0,08 0,56 1,12 6,3 0,04 0,25 0,5 Pour Q = 7 et l'observateur placé à une distance C/2 (=f), l'image réfléchie est brouillée au degré maximum et les valeurs préférées du rayon de courbure C vont de 0,5 à environ 7 mètres, pour des tailles d'écran comprises entre 6,3 et 81,3 cm, comme le montre le tableau III, où la valeur minimum du rayon est déterminée par la distance minimum de focalisation de l'oeil (= 0,25 mètres). Comme décrit précédemment, on peut faire apparaître l'image réfléchie sous la forme d'une image non reconnaissable lorsque l'objet, y compris l'observateur, est situé dans une gamme comprise entre 0,25 C et 0,75 C, si la taille de l'image réfléchie est supérieure à deux fois la taille de l'objet. Par conséquent, la zone ombrée de la figure 10 s'étend à la distance minimum de 0,5 f comme le montre la figure li, et on voit que l'équation s'écrit comme suit C/4 4 Q.H C + n C + n (7) L'expérience montre que, tant que le rayon de courbure C est sélectionné de manière à satisfaire aux équations 6 et 7, les images réfléchies sont rendues imperceptibles aux yeux de l'ob- servateur, si bien que l'attention de celui-ci n'est pas distraite par de telles images. Revenant à la figure 1, on voit que la plaque 12 a ses bords recouverts d'une couche 14 de matière opaque, pour empêcher l'introduction de rayons lumineux à l'intérieur de la plaque antérieure, du fait que de tels rayons pourraient autrement être réfléchis suivant une configuration en zig-zag et perturber l'image de l'écran observée. Diverses modifications de la plaque 12 peuvent être envisagées. La figure 2 représente un autre mode d'exécution qui sert à appliquer l'invention à des récepteurs de télévision existants ayant une surface antérieure convexe traditionnelle. A la figure 2, le tube cathodique classique 15 a une plaque antérieure 16 convexe sur la face frontale de laquelle est fixé un panneau transparent 17, par un moyen approprié tel qu'un adhésif transparent, une résine polyester par exemple, ayant le même indice de réfraction que celui du panneau antérieur 17. Le panneau 17 a une surface rendue concave de manière à se conformer à la surface extérieure de la plaque 16 et l'autre surface du panneau 17 est formée de la manière qui a été décrite ci-dessus. Une variante du mode d'exécution de la figure 2 est illustrée aux figures 3A et 3B. A la figure 3A, le panneau 18 est formé d'une matière transparente élastique ayant de préférence le même indice de réfraction que la plaque 16, par exemple une résine acrylique. Le panneau 18 est formé de manière à avoir un rayon de courbure plus petit, dans des conditions normales, que celui de la surface antérieure de la plaque 16, si bien que, lorsque le panneau 18 est fixé à la plaque antérieure comme le montre la figure 3B, du fait de son élasticité la surface antérieure du panneau est rendue concave de manière à avoir le même rayon de courbure que celui qui a été indiqué ci-dessus. La figure 4 représente un autre mode d'exécution préféré de l'invention, dans lequel on a prévu un panneau transparent modifié 20. Le panneau 20 a son axe central de courbure 21 incliné vers le bas de e par rapport à l'axe longitudinal 23 du tube cathodique 22. Cette inclinaison de la face antérieure fournit une réflexion vers le bas de la lumière à l'extérieur du champ visuel de l'observateur. La périphérie de la plaque antérieure 12 de la figure 1, peut-être munie d'un évidement 24, comme le montre la figure 5. Cet évidement a pour but de réduire le poids total du tube 10 pour faciliter l'installation au cours de la fabrication de récepteurs de télévision et pour réduire la quantité de lumière directe qui pourrait autrement pénétrer à travers la périphérie. Le panneau transparent 17 du mode d'exécution de la figure 2 est formé en injectant une matière transparente liquide dans un moule et en la laissant durcir pour former une masse plastique dure, qui est ensuite fixée à la plaque antérieure d'un tube cathodique classique. A la place de ce procédé, on peut également obtenir le panneau antérieur 17 en attachant un moule 26, comme le montre la figure 6, à la face antérieure d'un tube cathodique 27 et en injectant le liquide à travers un orifice d'amenée 28. Un orifice 29 est prévu pour l'air intérieur, pour faciliter l'injection de liquide. Quand le liquide injecté a durci, le moule 26 est enlevé du tube cathodique. Le moule 26 peut être constitué d'une matière transparente. Dans ce cas, le moule fait partie du panneau avant, si bien qu'après durcissement du liquide injecté, il n'est pas nécessaire d'enlever le moule du tube cathodique. Pour renforcer l'effet du brouillage, il est préférable que la plaque antérieure 12 ait une aberration sphérique de valeur relativement grande, ce qui correspond à une distribution de lumière de moins de deux lignes par mm au point focal. La description qui précède ne donne que des modes d'exécution préférés de l'invention. Diverses variantes apparai- tront à l'homme du métier sans s'écarter de son esprit. Par exemple, la surface 13 du panneau avant peut être recouverte d'une couche de matière semi-transparente, pour servir de filtre optique, afin d'augmenter le contraste d'image. REVENDICATIONS 1. Tube à rayon cathodique comprenant une plaque antérieure et des moyens qui lui sont scellés pour constituer une enveloppe évacuée, caractérisé en ce que ladite plaque antérieure a une surface extérieure concave, le rayon de courbure de cette surface étant sélectionné de manière que les images réfléchies par cette surface soient rendues peu apparentes aux yeux d'un observateur situé à une distance optimale de ladite surface0 20 Tube cathodique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit rayon de courbure est sélectionné pour satisfaire aux relations suivantes c/4 z . H 4 C + n Q.H 4 C.X/2 + n X x-C/2 où, C est le rayon de courbure;; X est la distance de l'observateur à la surface concave et est égal ou supérieur à C/2; H est la hauteur de l'écran de visualisation du tube; est une constante comprise entre 1 et 10 suivant le nombre des lignes d'exploration; et n est la distance minimale de focalisation de l'oeil. 3. Tube cathodique suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'axe central de ladite surface concave est incliné par rapport à l'axe central dudit tube cathodique0 4. Tube cathodique suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la périphérie de ladite plaque antérieure est couverte d'une couche de matière opaque. 5. Tube cathodique suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite plaque antérieure a une aberration sphérique correspondant à une distribution de lumière inférieure à deux lignes par millimètre au point focal de ladite surface concave. 6. Plaque transparente destinée à être utilisée avec un tube cathodique conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps de matière transparente muni d'une première surface concave et d'une seconde surface opposée, la seconde surface étant conformée de façon à épouser le contour de l'écran de visualisation du tube cathodique et le rayon de courbure de ladite surface concave étant sélectionné de manière que les images réfléchies par elle apparaissent peu perceptibles aux yeux d'un observateur situé à une distance optimale de ladite surface concave. 7. Plaque transparente selon la revendication 6, caractérisée en ce que le rayon de courbure est sélectionné de façon à satisfaire aux équations suivantes C/4 C Q. H ' C + n 4 # C.X/2 + n X X - C/2 où, C est le rayon de courbure, X est la distance de l'observateur à la surface concave et est égal ou supérieur à C/2; H est la hauteur de l'écran de visualisation dudit tube cathodique; est une constante comprise entre 1 et 10 et fonction du nombre de lignes d'exploration et, n est la distance minimale de focalisation de l'oeil. 8. Plaque transparente selon la revendication 5, 6 ou 7, caractérisée en ce que ledit corps transparent a une aberration sphérique correspondant à une distribution de lumière de moins de deux lignes par mm au point focal de ladite surface concave.