Brevet FR2605456A1 — publié le 19880422

t,2605456 TUBE DE PRISE DE VUE MUNI D'UN DISPOSITIF DE POLARISATION LUMINEUSE La présente invention concerne un tube de prise de vue muni d'un dispositif de polarisation lumineuse. On sait que les performances de rémanence des tubes de prise de vue sont améliorées si l'on superpose à l'éclairement utile de la cible photosensible du tube un éclairement constant dans le temps et de faible niveau, c'est-à-dire dont le niveau est environ le centième de celui du signal lumineux maximal que peut enregistrer le tube. C'est ce qu'on appelle la polarisation lumineuse, couramment désignée en anglais par l'expression "bias l0 light". On rappelle que la rémanence est la rapidité de réponse du signal vidéo à une modification du niveau d'éclairement. Dans le cas d'un tube à cible photosensible, du type photoconductrice, la rémanence dépend de multiples facteurs. On peut cependant considérer qu'elle se comporte comme un circuit électrique RC, dans lequel R est la résistance du faisceau d'électrons qui balaie la cible et C est la capacité de stockage de charges présentée par la cible. La résistance R du faisceau provient de la dispersion d'énergie A E entre les électrons du faisceau. En effet, le faisceau arrive sur la cible avec une vitesse moyenne nulle puisque la cathode est à un potentiel nul. Ainsi, lorsque la cible n'est pas éclairée, le faisceau ramène le potentiel de sa surface à une valeur légèrement négative - B E/2. Une faible partie du faisceau est acceptée par la cible et le reste est renvoyé vers le canon. La résistance R augmente donc au fur et à mesure que le faisceau fait baisser le potentiel de la cible vers -ô E/2. Le principe de la polarisation lumineuse est de remonter le potentiel de la cible à une valeur légèrement positive sous l'effet d'un éclairement additionnel. Le calcul et l'expérience montrent qu'il suffit d'amener le potentiel de la cible à + A E/2. On connaît dans l'art antérieur trois façons de réaliser la polarisation lumineuse des tubes de prise de vue. -5 On peut réaliser cette polarisation lumineuse, non pas au niveau du tube de prise de vue et du bloc bobine qui l'entoure généralement, mais au niveau de la caméra dont le tube fait partie. Le dispositif de polarisation lumineuse fait alors partie de l'optique de la caméra et la lumière arrive sur la face avant de la cible photosensible du tube, c'està-dire sur la face de la cible tournée vers l'extérieur du tube. On peut aussi réaliser cette polarisation lumineuse en intervenant sur le tube de prise de vue. Une partie au moins du dispositif de polarisation est alors interne au tube. Ainsi on connaît des dispositifs de polarisation lumineuse dans lesquels on utilise une source d'éclairement externe au tube et o des tubes de verre transmettent la lumière à l'intérieur du tube jusqu'à la cible photosensible. C'est le cas par exemple dans le brevet américain 3.751.703. On connaît aussi des dispositifs de polarisation lumineuse dans lesquels la source d'éclairement est également interne au tube et se trouve constituée, par exemple, par le filament de la cathode du canon à électrons du tube. Une dernière possibilité est de réaliser la polarisation lumineuse au niveau de l'ensemble formé par le bloc bobine et l'habillage mécanique qui entourent le tube et sans intervenir dans le tube lui-même. Ainsi dans le brevet américain n 4.031.551, la polarisation lumineuse est réalisée en éclairant la face d'entrée en verre du tube, latéralement, c'est-à-dire selon son épaisseur et perpendiculairement A l'axe longitudinal du tube. Cette solution nécessite un bloc bobine et une tête de tube (face d'entrée et pièces voisines) particulièrement adaptés car la place disponible est faible. La présente invention concerne un tube de prise de vue muni d'un dispositif de polarisation lumineuse qui appartient à la dernière catégorie citée, c'est-à-dire dont la polarisation lumineuse est réalisée au niveau du bloc bobine. La fabrication du tube et de la caméra n'est donc absolument pas perturbée par la mise en place de ce dispositif de focalisation. L'invention ne nécessite pas de donner une forme particulière à l'enceinte à vide du tube, comme c'est le cas dans le brevet américain 4.465.927, ni d'incorporer au tube un diffuseur, comme c'est le cas dans le brevet américain 3.925.699. Le dispositif de polarisation lumineuse selon l'invention présente par ailleurs les avantages suivants: - Il produit un éclairement uniforme sur la surface utile de la cible; - son encombrement dans la caméra de télévision est minimal; - sa consommation d'énergie est faible l'éclairement de la cible peut être mis en marche et coupé suffisamment rapidement pour être commandé image par image. Ce mode de fonctionnement, image par image, est particulièrement intéressant dans certaines applications médicales o le tube de prise de vue est couplé à un intensificateur d'images radiologiques. - sa réalisation est particulièrement simple et peu coûteuse. La présente invention concerne un tube de prise de vue muni d'un dispositif de polarisation lumineuse, ledit tube comportant une cible photosensible et une enceinte à vide essentiellement constituée de verre, caractérisé en ce que le dispositif de polarisation lumineuse est constitué par au moins une couronne de diodes électro-luminescentes positionnée autour de l'enceinte à vide. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, un diffuseur est aussi positionné autour de l'enceinte à vide, le diffuseur étant plus proche de la cible photosensible que la couronne de diodes. D'autres objets, caractéristiques et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les figures annexées qui représentent: - la figure 1, une vue en coupe longitudinale d'un tube de prise de vue, avec canon à électrons du type FEMDEM, muni d'un dispositif de polarisation lumineuse selon l'art antérieur; - les figures 2 à 7, des vues en coupe longitudinales de tubes de prise de vue, avec divers types de canons à électrons qui sont munis de dispositifs de polarisation lumineuse selon divers modes de réalisation de l'invention. Sur les différentes figures, les mêmes repères désignent les mêmes éléments, mais pour des raisons de clarté, les cotes et proportions des divers éléments ne sont pas respectées. La figure 1, représente une vue en coupe longitudinale d'un tube de prise de vue, avec canon à électrons;du type FEMDEM, ce qui signifie Focalisation Electro Magnétique et Déviation Electro Magnétique. Il s'agit là du canon à électrons du type le plus courant. Il est d'usage fréquent dans ce domaine de considérer les tubes de prise de vue comme constitués de deux parties: le canon à électrons et la cible photosensbile. Le canon à électrons désigne alors le canon à électrons proprement dit ainsi que les dispositifs de focalisation et de déflexion du faisceau d'électrons. Le tube de prise de vue représenté sur la figure 1 comporte une enveloppe de verre 1, munie à l'une de ses extrémités de broches de connexion 2 et à l'extrémité opposée d'une face d'entrée 3 en verre qui porte sur sa face interne au tube une cible photosensible 4. Le signal de sortie IS du tube est fourni par une connexion reliée à cette cible. L'enceinte à vide de ce type de tube est généralement presque entièrement en verre. Cette enceinte est symétrique de révolution autour de l'axe longitudinal du tube. Elle est généralement cylindrique. Au niveau des broches de connexion 2, il y a souvent toutefois quelques pièces en céramique. On a représenté à l'intérieur de l'enveloppe de verre 1 du tube, la cathode et son filament 5, la grille de contrôle G1 la grille d'accélération G2, l'électrode de paroi G3 et la grille de champ G4. On a aussi représenté en trait fin l'une des positions du faisceau d'électrons qui balaye la cible photosensible. Autour de l'enveloppe à vide du tube, il y a une bobine d'alignement 7, sensiblement au niveau de l'électrode d'accélération G2, puis, au niveau de l'électrode de paroi G3 il y a une bobine de déviation 8 qui est entourée par une bobine de focalisation 9. Le dispositif de polarisation lumineuse selon l'art antérieur qui est ici représenté est interne au tube de prise de vue. La source d'éclairement est constituée par le filament de la cathode du canon à électrons et des tubes de verre 14 transmettent la lumière à l'intérieur du tube jusqu'à la cible photosensible. La figure 2, représente une vue en coupe longitudinale d'un tube qui ne diffère de celui de la figure 1 que par son dispositif de polarisation lumineuse. Selon l'invention, ce dispositif de polarisation lumineuse est placé autour de l'enceinte à vide 1 du tube, entre cette enceinte à vide et le bloc bobine. Ce dispositif de polarisation lumineuse est constitué par une couronne de diodes électroluminescentes 10 et par un diffuseur 11. Le diffuseur est plus proche de la cible photosensible 4 que la couronne de diodes. L'enceinte à vide 1 du tube est essentiellement constituée de verre et laisse donc passer la lumière issue de la couronne de diodes. Par contre, les électrodes du tube sont généralement constituées d'un matériau métallique, opaque A la lumière. L'invention exploite le fait qu'il existe souvent entre les électrodes des interstices de taille suffisante pour que la lumière provenant de la couronne de diodes pénètre dans l'espace interne aux électrodes et aille frapper la cible photosensible. L'invention prévoit aussi si nécessaire de réaliser des orifices 12, de faibles dimensions, dans une ou plusieurs grilles ou électrodes, pour permettre le passage de la lumière sans perturber le fonctionnement du tube. On peut par exemple réaliser des trous d'lmm de diamètre sur l'électrode G3 dans la partie o elle est constituée par un cylindre de 21 mmn de diamètre. Les trous réalisés sont suffisamment petits pour ne pas déformer les surfaces équipotentielles dans la partie de l'espace interne du tube utilisée par le faisceau d'électrons. Dans l'exemple de la figure 2, la lumière issue de la couronne de diodes 10 pénètre à l'intérieur de l'enceinte à vide 1 par l'intervalle compris entre la grille de champ G4 et la cible 4, par l'intervalle compris entre l'électrode de paroi G3 et la grille de champ G4 et par des orifices 12 réalisés dans l'électrode de paroi G3. L'électrode de paroi G3 est de grande longueur, par exemple 90 mm. On peut sans problème réaliser sur cette surface équipotentielle des orifices de faibles dimensions, par exemple, des fentes disposées selon la longueur de G3, de largeur 1 mm et réparties régulièrement sur la circonférence de G3, sans perturber le fonctionnement. Sur la figure 2, on a représenté en trait fin le trajet de quelques faisceaux lumineux venant du diffuseur ou de la couronne de diodes et allant directement sur la cible. On n'a pas représenté les trajets de faisceaux lumineux réfléchis ou diffusés avant d'atteindre la cible. La lumière issue de la couronne de diodes atteint la face arrière de la cible photosensible 4 qui est dirigé vers le canon à électrons du tube, soit directement, soit après réflexion. On peut avantageusement améliorer les propriétés de réflexion et de diffusion de la lumière des pièces du canon. Pour former une couronne, les diodes électro-luminescentes sont positionnées, régulièrement, à la circonférence de l'enceinte du tube et dans un même plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du tube. Elles sont orientées de façon à envoyer la plus grande partie de la lumière qu'elles émettent dans le diffuseur. Le diffuseur permet d'améliorer l'uniformité de l'éclairement envoyé sur la cible en répandant la lumière issue des diodes dans toutes les directions. Le diffuseur permet aussi d'éloigner la couronne de diodes de la cible pour ne pas introduire de parasites sur le signal électrique issu de la cible. Il peut être constitué par exemple de PLEXIGLAS (marque déposée). L'utilisation de diodes électro-luminescentes permet, si on le désire, un fonctionnement discontinu de la polarisation. La polarisation est alors commandée image après image. Ce mode de fonctionnement est intéressant pour certaines applications médicales dans lesquelles la caméra est couplée à un tube intensificateur d'images radiologiques. On envoie une impulsion de rayons X alors que la caméra ne fonctionne pas. Puis, on lit les charges inscrites sur la cible alors que la caméra et sa polarisation fonctionnent et ainsi de suite on prend plusieurs images et on traite les signaux obtenus. D'une façon générale, lorsque la séquence d'intégration, qui correspond à l'acquisition de l'information lumineuse sur la cible pendant une ou plusieurs trames de balayage, est dissociée de la trame de lecture par le faisceau, on a intérêt à ne mettre en oeuvre la polarisation lumineuse que pendant la lecture. Dans le cas contraire, le niveau de polarisation lumineuse inscrit sur la cible augmente avec le nombre de trames d'intégration, ce qui fait varier le niveau de la rémanence et entraîne une dérive du niveau de signal vidéo. Les diodes électro-luminescentes ont pour avantages d'être peu encombrantes et de consommer peu. L'utilisation d'un dispositif de polarisation lumineuse selon l'invention impose généralement une légère augmentation du rayon interne des bobines de déflexion et de focalisation. Ainsi par exemple, dans le cas du mode de réalisation de l'invention qui est représenté sur la figure 2, le tube a un diamètre externe de 25 mm et le bloc bobine a un diamètre interne de 33 mm, alors qu'il est d'ordinaire de 29mm. L'expérience a montré que 1' augmentation du diamètre interne du bloc bobine ne dégrade pas les performances du tube et peut même les augmenter en permettant d'enfouir la tête du tube, qui porte les repères 3 et 4 sur les figures, dans la bobine de focalisation. La figure 3 représente un mode de réalisation de l'invention qui diffère de celui de la figure 2 car le tube de prise de vue utilisé comporte un canon A électrons du type FEMDES, Focalisation Electro Magnétique et Déviation Electro Statique. La figure 3 est une vue en coupe longitudinale du tube et des bobines, seul le déflecteur est vu de profil. Il n'y a pas sur la figure 3 de bobine de déflexion 8 comme sur la figure 2 car les champs électrostatiques de déviation sont produits par quatre électrodes 13 déposées sur la paroi interne de l'enceinte à vide du tube. Ces électrodes 13 sont formées par dépôt d'une couche mince métallique sur la paroi interne de l'enceinte A vide du tube, puis par gravure de traits isolants "en zig-zags" qui séparent les électrodes de déviation. La lumière peut pénétrer A l'intérieur de l'enceinte à vide du tube par ces traits de séparation. Ces quatre électrodes de déviation 13 ont des tensions d'alimentation constituées par la superposition de signaux en dents de scie et d'une tension continue identique pour ces quatre électrodes. Ainsi, ces électrodes 13 jouent aussi le rôle de l'électrode de paroi G3 des figures 1 et 2. Dans le mode de réalisation de la figure 3, le dispositif de polarisation lumineuse est constitué uniquement par une couronne de diodes 10. Il n'y a pas de diffuseur. On considère dans ce mode de réalisation que les réflexions multiples diffusent suffisamment la lumière émise par la couronne de diodes. La lumière issue de la couronne de diodes 10 pénètre dans le tube par l'espace compris entre la cible et la grille de champ G4, par l'espace compris entre les quatre électrodes de déviation 13 et la grille de champ G4, et aussi par les interstices d'isolement laissés entre les quatre électrodes de déviation 13. Un autre mode de réalisation de l'invention est représenté sur la figure 4. La figure 4 est une vue en coupe d'un tube de prise de vue avec canon A électrons de type FESDEM, Focallsation Electro Statique et Déviation Electro Magnétique. La focalisation est réalisée par trois électrodes G5, G6 et G7, qui sont, soit des pièces massives de révolution comme sur la figure 4, soit déposées sur la face interne de l'enceinte à vide du tube, puis gravées. Le bloc bobine ne comporte qu'une bobine de déviation 9. Sur la figure 4, le dispositif de polarisation lumineuse est constitué, en partant de la cible photosensible, par un diffuseur 11, une couronne de diodes électroluminescentes 10, puis à nouveau un diffuseur 11 et une couronne de diodes électro-luminescentes 10. La lumière issue du dispositif de polarisation lumineuse peut pénétrer dans l'enceinte à vide du tube par l'espace compris entre la grille G4 et la cible 4, et par l'espace compris entre les grilles G4 et G7, G6 et G7et G5 et G6. L'intérêt d'utiliser plusieurs couronnes de diodes électro- luminescentes est qu'il est ainsi possible d'augmenter l'intensité de l'éclairement envoyé sur la cible photosensible. Par ailleurs, l'utilisation de plusieurs couronnes de diodes permet d'améliorer l'uniformité d'éclairement de la cible. En effet, on positionne les diodes de façon à modifier l'angle d'incidence de la lumière provenant de chaque diode sur la cible de façon à obtenir le résultat recherché. L'invention couvre donc les modes de réalisation dans lesquels on trouve, autour de l'enceinte à vide du tube, plusieurs ensembles constitués par un diffuseur et une couronne de diodes électro-luminescentes, le diffuseur étant plus proche de la cible photosensible que la couronne de diodes. Dans le mode de réalisation de la figure 2, comme dans celui de la figure 4, on peut disposer un diffuseur sur la droite de la couronne de diodes, mais le résultat obtenu quant à l'éclairement de la cible photosensible n'est pas très intéressant car les diodes électro-luminescentes émettent essentiellement vers leur face avant, et peu vers leurs pattes de connexion. En ce qui concerne le diffuseur, il s'agit d'une pièce de révolution, par exemple un cylindre, dont on peut modifier les différents paramètres de façon à en améliorer les performances. Ainsi, on choisit pour réaliser le diffuseur un matériau diffusant dans sa masse mais qui n'absorbe pas trop la lumière. On peut utiliser du plexiglas par exemple. L'état de surface du diffuseur est important. Ainsi, on peut dépolir certaines zones du diffuseur pour augmenter la diffusion lumineuse. On peut aussi réaliser un miroir sur la surface externe du diffuseur dans le but de renvoyer la lumière vers l'intérieur du tube et augmenter ainsi l'éclairement. Un tel mode de réalisation a été représenté sur la figure 5, o l'on a représenté en trait épais la surface externe du diffuseur qui porte un miroir 15. Sur la figure 5, l'extrémité du diffuseur qui est la plus proche de la cible est conique. Ainsi, la forme du diffuseur est étudiée de façon à améliorer l'uniformité de l'éclairement de la cible car la lumière est partiellement réfléchie à la surface du diffuseur. Le terme diffuseur désigne toute pièce servant à diffuser et à renvoyer la lumière vers l'intérieur du tube et vers la cible. Sur la figure 6, on a représenté un mode de réalisation dans lequel le diffuseur est une pièce initialement liquide, qui remplit l'espace entre l'enceinte du tube et le bloc bobine. Il s'agit par exemple d'une résine transparente qui polymérise sous l'effet de la température et dans laquelle on peut inclure de la poudre pour augmenter sa propriété de diffusion. On choisit de la poudre d'un matériau d'indice supérieure à l'indice de la résine afin que chaque grain renvoie la lumière. On peut utiliser par exemple de la poudre de verre. La figure 7 représente une vue en coupe d'un tube de prise de vue avec canon à électrons de type FESDES, Focalisation Electro Statique et Déviation Electro Statique. Comme dans le cas de la figure 3, le déflecteur est constitué d'électrodes 13, déposées sur la face interne du tube et séparées par des traits isolants. il Le focalisateur est constitué par les électrodes G8 et G9 qui sont représentées vues de profil alors que le reste du tube est vu en coupe. Le dispositif de polarisation lumineuse est constitué, comme dans le cas de la figure 2, par un diffuseur 11 suivi par une couronne de diodes électro-luminescentes 10. La lumière issue des diodes pénètre dans l'enceinte à vide du tube par l'espace compris entre la grille G4 et la cible 4, par l'espace compris entre les grilles G4 et G8, entre le déflecteur 13 et la grille G8, et entre le déflecteur et la grille G9. La lumière pénètre aussi dans le tube par les intervalles laissés entre les quatre électrodes 13 du déflecteur. REVENDICATIONS 1. Tube de prise de vue muni d'un dispositif de polarisation lumineuse, ledit tube comportant une cible photosensible (4) et une enceinte à vide (1), essentiellement constituée de verre, caractérisé en ce que le dispositif de polarisation lumineuse est constitué par au moins une couronne de diodes électro-luminescentes (10), positionnée autour de l'enceinte à vide (1). 2. Tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de polarisation lumineuse comporte également au moins un diffuseur (11), positionné autour de l'enceinte à vide (1), le diffuseur (11) étant plus proche de la cible photosensible (4) que la couronne de diodes (10): 3. Tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de polarisation lumineuse comporte autour de l'enceinte à vide (1), plusieurs ensembles constitués par un diffuseur (11) et une couronne de diodes électro-luminescentes (10), chaque diffuseur (11) étant plus proche de la cible photosensible (4) que la couronne de diodes (10) à laquelle il est associé. 4. Tube selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des orifices (12) sont réalisés sur au moins l'une des grilles ou électrodes du tube afin de permettre le passage de la lumière venant des diodes électro-luminescentes à l'intérieur de l'enceinte à vide. 5. Tube selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la surface externe d'au moins l'un des diffuseurs (11) comporte un miroir (15). 6. Tube selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'extrémité d'au moins l'un des diffuseurs (11) qui est la plus proche de la cible (3) est conique. 7. Tube selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'au moins l'un des diffuseurs (11) est constitué de résine transparente, comportant de la poudre qui augmente sa propriété de diffusion.