Brevet FR2646283A1 — publié le 19901026

TUBE ELECTRONIQUE DE PRISE DE VUE AVEC GLACE D'ENTREE MOULEE, ET PROCEDE DE FABRICATION L'invention concerne les caméras de télévision comportant un tube électronique de prise de vue. Le tube de prise de vue est un tube à vide dont une surface frontale est constituée par une cible photosensible plane sur laquelle on vient focaliser, par des lentilles ou d'autres moyens optiques, une image qu'on veut transformer en un signal électrique dit signal vidéo. Le tube comprend un canon à électrons placé en arrière de la cible photosensible pour produire un faisceau électronique étroit dirigé vers cette cible, des moyens de focalisation pour focaliser ce faisceau sur la cible, et des moyens de déflexion pour faire subir au faisceau (et par conséquent à son point d'impact sur la cible) un balayage de la surface de la cible ou d'une partie de cette surface. Pour fournir un signal vidéo représentant l'éclairement de chaque point de la cible, la face frontale de la cible est recouverte d'une électrode transparente qui est raccordée à une borne de connexion de sortie sur laquelle sera extrait le courant de signal qui, après traitement, devient le signal vidéo. Cette électrode est appelée électrode de signal. Cette électrode transparente est une couche mince conductrice déposée sur la glace d'entrée du tube, cette glace étant constituée de verre transparent (verre optique). L'invention s'applique au cas o la cible photosensible proprement dite est une couche de matériau photosensible déposée sur la glace d'entrée par dessus l'électrode transparente. Elle s'applique notamment au cas d'une cible en matériau photoconducteur. Dans le cas d'une cible en matériau photoconducteur, l'électrode de signal est polarisée à une tension positive par rapport à la cathode du canon à électrons; des charges positives sont créées par effet photoconducteur lorsque une image lumineuse est focalisée sur la cible; la quantité de charges en un point donné de la cible est proportionnelle à l'intégrale de l'éclairement reçu en- ce point; ces charges localisées migrent vers la surface de la cible du côté du canon à électrons sous l'effet du champ électrique interne dans le matériau photoconducteur; les charges localisées en un point de la cible sont compensées par l'arrivée d'électrons lorsque le faisceau du canon électronique passe sur ce point. Cela provoque alors l'écoulement à travers l'électrode de signal d'une quantité correspondante de charges négatives, par décharge capacitive à travers le matériau de la cible. La variation temporelle d'écoulement de charges constitue un courant de signal représentant, au fur et à mesure du balayage de la cible par le faisceau, l'information lumineuse reçue en chaque point de la cible. Un des problèmes techniques qu'il faut résoudre pour construire la glace d'entrée d'image du tube de prise de vue est le problème de la sortie du signal vidéo à travers l'électrode de signal puis à travers la borne de connexion extérieure à laquelle cette électrode de signal est connectée. L'électrode de signal transparente est en effet déposée sur la glace du côté intérieur au tube (qui est un tube à vide), alors que le signal doit être transmis à l'extérieur. La figure i représente une construction connue de glace d'entrée selon l'art antérieur. Dans cette construction, la glace est constituée de deux plaques de verre transparentes collées I'une sur l'autre, la plus grande des deux (10) étant par exemple circulaire et ayant le diamètre du tube de prise de vue dont elle constitue l'entrée, la plus petite des deux (12) ayant par exemple un format rectangulaire correspondant au format de l'image qu'on désire réellement observer. Cette deuxième plaque a par exemple pour fonction d'améliorer le contraste d'image par effet anti-halo, 26-4 6 2 8 3 d'ajuster le chemin optique par l'épaisseur de la plaque, ou autre. La glace est formée en deux étapes: la première plaque (10), qui est la plus grande, est d'abord polie sur ses deux faces pour être bien plane. Puls elle est percée d'un trou pour le passage d'une borne de connexion traversante 14. Le trou est formé en dehors du champ d'image utile, c'està-dire en dehors de la zone qui sera recouverte par la deuxième plaque. L'électrode de signal transparente 16, par exemple en oxyde d'indium et d'étain (ITO), est déposée par évaporation sur la face interne de la glace (côté intérieur au tube). Puis la broche de connexion 14 est introduite dans le trou. Une soudure 18 est faite entre la broche et l'électrode déposée. (soudure étanche au vide avec un alliage à bas point de fusion, de préférence à base d'indium). Comme on le voit sur la figure, la soudure recouvre la broche et une partie d'électrode transparente qui l'entoure. La couche photoconductrice 20 est alors déposée. Il y a contact électrique parfait entre la couche photoconductrice 20 et l'électrode transparente 16, et donc aussi avec la broche de connexion 14. Dans le cas de la figure 1 (mais ce n'est pas obligatoire), une deuxième plaque de verre polie 12 est collée avec une colle transparente sur la face externe de la première plaque. Le collage peut avoir lieu par exemple seulement lorsque la première plaque est définitivement montée et fixée sur le tube dont elle forme l'entrée. Après l'opération de collage, on peint en noir (peinture mate non réfléchissante) les parties de la première et la seconde glace qui n'ont pas besoin de laisser passer la lumière, c'est-à-dire: les bords latéraux 24 et 26 de la première et la deuxième plaque respectivement (bords perpendiculaires à la face qui porte la cible photoconductrice et l'électrode transparente); et les bords 28 de la première plaque, autour de la deuxième, sur la face externe de la première plaque. D'une part cette peinture noire absorbe la lumière reçue de l'extérieur en dehors de la surface utile définie par la deuxième glace; d'autre part elle absorbe les réflexions lumineuses à l'intérieur des plaques. Elle sert donc à réduire ce qu'on appelle la lumière parasite. La présente invention a pour but d'améliorer la construction des glaces d'entrée des tubes de prise de vue, aussi bien dans le cas o il y a une seule plaque de verre plane que dans le cas o il y a aussi une deuxième plaque de verre. En particulier, un but de l'invention est de simplifier la construction en réduisant le nombre d'étapes de fabrication. Enfin un autre but est d'améliorer le fonctionnement du tube. Pour cela, l'invention propose une nouvelle construction de glace d'entrée de tube de prise de vue et- un nouveau procédé de fabrication correspondant. Le procédé selon l'invention consiste à mouler une glace de verre en incluant directement dans l'opération de moulage une broche de connexion, et à polir ensuite la face interne. et la face externe de la glace. Si la glace n'est pas une plaque de section parallèlépipèdique simple, elle est moulée dans un moule ayant la forme correspondante: c'est le cas par exemple pour une glace d'entrée ayant la forme en escalier de la figure 1, avec un premier étage et un deuxième étage. Apres I'opération de moulage, les parties de broche qui dépassent de la surface du côté interne de la glace sont arasées. Le verre est poli sur la face interne et sur la face externe. L'arasage de la broche peut être exécuté simultanément avec l'opération de polissage du verre. De préférence, une opération de noircissage de la glace par réduction chimique sous hydrogène des impuretés métalliques présentes dans le verre est effectuée: cette opération peut avoir lieu pendant le moulage (de préférence), ou après, mais avant l'opération de polissage. Après l'opération de polissage, un dépôt d'une couche conductrice transparente est effectué du côté interne de la glace pour constituer l'électrode de signal. Pour une cible photoconductrice, une couche de matériau photoconducteur est alors déposée sur l'électrode transparente. La broche de connexion est de préférence réalisée dans un matériau conducteur ayant un coefficient de dilatation thermique très proche de celui du verre dans lequel il est moulé, par exemple un aliiage de fer et nickel de composition appropriée. Le tube de prise de vue selon l'invention comporte par conséquent une glace d'entrée moulée d'une pièce, avec une broche de connexion noyée lors du moulage, la broche ayant une extrémité qui affleure sur la surface du verre du côté interne, cette extrémité de broche étant recouverte d'une électrode transparente avec laquelle elle est en contact électrique. La glace d'entrée a une forme qui peut être avec deux étages (ou plus), l'étage du côté externe pouvant servir à délimiter un champ utile d'image plus petit que la surface de la glace d'entrée. Les bords latéraux, et plus généralement les bords non polis de la glace d'entrée, sont recouverts d'une couche absorbant la lumière, couche qui est le produit de la réduction chimique du verre lorsqu'il est traité thermiquement en atmosphère réductrice telle qu'une atmosphère d'hydrogène. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1, déjà décrite, représente une glace d'entrée de la technique antérieure; - la figure 2 représente une première étape de fabrication de glace d'entrée selon un mode de mise en oeuvre du.procédé de l'invention; - la figure 3 représente une deuxième étape de fabrication de la glace; - la figure 4 représente une troisième et dernière étape de fabrication de la glace d'entrée selon ltinvention. On ne reviendra pas sur la figure 1 qui représente une glace selon l'art antérieur. Les figures suivantes représentent les étapes de fabrication pour réaliser une glace d'entrée qui présente cornmme point commun avec celle de la figure 1 d'avoir une forme en escalier à deux étages. Mais le procédé selon l'invention est applicable également, avec très peu de modifications, à une glace à un seul étage (plaque de verre simple). Une glace de verre transparent 30 ayant la forme désirée est moulée en présence d'une atmosphère réductrice, de préférence sous hydrogène. La forme du moule est la forme finale désirée, avec ou sans étages, et une broche de connexion 32 est placée dans le moule de sorte qu'elle est noyée dans le verre. La broche traverse l'épaisseur du verre à un endroit o elle ne gênera pas la transmission de l'image lumineuse à travers la glace. La broche dépasse d'une part du côté de la face interne (en bas sur les figures) et d'autre part du côté de la face externe (en haut sur les figures) de la glace. Dans l'exemple de la figure 2 o la glace présente une embase 34 (étage inférieur) et une protubérance 36 (étage supérieur) de surface plus limitée, la broche 32 traverse l'embase en dehors de l'emplacement de la protubérance. La présence d'une atmosphère réductrice lors du moulage provoque sur toute la surface extérieure du verre une couche noire 38 absorbant la lumière. Cette couche provient de la réduction des oxydes métalliques présents dans le verre. Elle est très superficielle car l'hydrogène ne pénètre pas dans le verre. La broche 32 doit être conductrice et Il est souhaitable que son coefficient de dilatation soit proche de celui du verre afin qu'il n'y ait pas de contraintes élevées lors du refroidissement de la glace à la sortie du moule. La broche est de préférence en alliage fer-cobalt-nickel et le choix de la composition précise de l'alliage est fonction de la composition du verre, le critère étant l'adaptation des coefficients de dilatation. L'étape de fabrication suivante, représentée à la figure 3, consiste à polir la face interne de la glace (celle qui sera à l'intérieur du tube de prise de vue et qui est tournée vers le canon à électrons du tube) et la face externe (celle qui sera à l'extérieur et par laquelle arrivera I'image lumineuse à convertir en signal vidéo). L'ordre de polissage des faces n'a pas d'importance. En polissant, on arase précisément l'extrémité de broche de connexion 32 qui dépasse du côté de la face interne 40, Jusqu'à ce que cette extrémité 42 affleure exactement ou pratiquement exactement dans le plan de la face polie. Mais on s'arrange de préférence pour ne pas araser l'autre extrémité 44 de la broche de connexion, afin qu'elle reste. disponible pour y souder directement un fil de liaison (non représenté). Dans le cas de la réalisation d'une glace à plusieurs étages, c'est facile puisque la face externe à polir est dans un plan en avant du plan d'o émerge l'extrémité 44 de la broche de connexion 32. L'opération de polissage des faces interne et externe débarrasse ces faces de la couche noire qui les recouvrait à l'étape précédente. La face polie 40 du côté interne et la face polie 46 du côté externe sont donc parfaitement transparentes. Par contre, les bords latéraux 48 de la glace sur l'embase 34 et sur la protubérance 36), et les portions 50 de la glace de l'embase 34 autour de la protubérance 36, restent recouvertes de la couche noire car elles sont protégées pendant l'opération de polissage. L'opération suivante, représentée à la figure 4, consiste à terminer la glace en effectuant le dépôt de l'électrode de signal et celui de la cible photosensible. On dépose d'abord une couche conductrice mince transparente 52 sur la face interne 40 de la glace. Cette couche est déposée par évaporation. Le matériau utilisé pour la couche est de préférence un oxyde conducteur tel qu'un oxyde d'indium et d'étain. Puis on dépose, également par évaporation, la couche photosensible, ici une couche photoconductrice 54, par dessus l'électrode transparente. Le contact électrique entre l'électrode transparente 52 et la broche de connexion 32 est parfait (évaporation d'un conducteur sur l'extrémité nue de la broche). La surface de la glace du côté interne est parfaitement plane, y compris à l'endroit o la broche 32 affleure sur cette surface. L'électrode de signal et la couche photoconductrice sont donc également parfaitement planes sur toute la surface, contrairement à ce qui passait dans la technique antérieure o la soudure entre la broche et l'électrode créait une protubérance. la planéité parfaite présente notamment l'avantage de ne pas déformer les surface équipotentielles dans la région environnant l'extrémité de la broche, et donc de ne pas introduire une perturbation de la trajectoire du faisceau électronique balayant la cible dans cette région. La conséquence néfaste de cette perturbation est que si cette région déborde sur une partie du format d'image, alors une distorsion géométrique de l'image existe dans cette partie. La glace d'entrée ainsi terminée n'a plus qu'à être montée dans le tube de prise de vue. La périphérie de la glace du côté interne au tube est assemblée au reste du tube de manière étanche au vide, par exemple au moyen d'un scellement verre/indium ou d'une soudure verre/métal. On notera qu'il n'y a pas de risque de fuite à l'endroit de la broche de connexion étant donné qu'elle est noyée dans le verre. Dans la technique antérieure, c'est la soudure 18 (figure 1) qui assurait l'étanchéité à I'endroit de la broche, d'o la nécessité d'une épaisseur de- soudure non négligeable et la protubérance qui en résultait. Le tube de prise de vue selon l'invention comprend donc en résumé une glace telle que celle qu'on voit à la figure 4 (à titre d'exemple), avec une broche de connexion moulée dans le verre, l'extrémité de cette broche affleurant juste sur la surface plane polie du verre et étant recouverte d'abord d'une couche mince conductrice transparente, ensuite d'une couche photosensible. Les bords latéraux sont noircis par traitement thermique dans une atmosphère réductrice, et ceci de préférence pendant le moulage de la glace. On notera pour finir que le noircissage par traitement thermique en atmosphère réductrice pourrait aussi être fait après le moulage (moulage sous vide ou en présence d'une atmbsphère neutre), grâce à un recuit à haute température en présence d'un gaz réducteur (hydrogène). On peut envisager qu'il y ait non pas une seule mais plusieurs broches de connexion telles que 32, réparties de préférence de manière à minimiser les contraintes dans la glace. Ces broches sont noyées dans Ie verre pendant l'opération de moulage de la glace. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une glace d'entrée pour tube de prise de vue, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - moulage d'une glace de verre (30) en incluant directement dans l'opération de moulage une broche de connexion (32), - polissage de la face interne (40) et la face externe (46) de la glace. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, après l'opération de moulage, les parties de broche qui dépassent de la surface du côté interne de la glace sont arasées jusqu'à affleurer dans le plan de la surface polie de la face interne de la glace. 3. Procédé selon l'une des revendications i et 2, caractérisé en ce qu'une opération de réduction chimique de la glace est effectuée pour noircir le verre, avant polissage des faces interne et externe de la glace. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'opération de réduction chimique est effectuée pendant l'opération de moulage, en effectuant le moulage en présence d'une atmosphère réductrice telle qu'une atmosphère d'hydrogène. 5. Procédé selon l'une des revendications i à 4, caractérisé en ce que, après l'opération de polissage, un dépôt d'une couche conductrice transparente (52) est effectué du côté interne de la glace pour constituer l'électrode de signal, cette couche étant en contact électrique avec une extrémité de la broche de connexion (32). 1I 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un matériau photosensible (54), notamment un matériau photoconducteur, est déposé sur la couche conductrice transparente. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on donne à la glace lors de l'opération de moulage une forme à étages. 8. Tube de prise de vue comportant une glace d'entrée, caractérisé en ce que la glace est moulée d'une pièce avec une broche de connexion incluse Iors du moulage, cette broche (32) ayant une extrémité affleurante sur la surface du verre du côté de la face interne au tube, cette extrémité de broche et la surface de verre sur laquelle elle affleure étant recouvertes d'une couche conductrice transparente. 9. Tube de prise de vue selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une couche photosensible, de préférence une couche photoconductrice est déposée sur la couche conductrice transparente. 10. Tube de prise de vue selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que la broche de connexion est réalisée en un matériau conducteur ayant un coefficient de dilatation thermique très proche de celui du verre dans lequel il est noyé, par exemple un alliage de fer et nickel. 11. Tube de prise de vue selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la glace moulée a une forme à étages.. 12. Tube de prise de vue selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que les bords latéraux, et plus généralement les bords non polis de la glace d'entrée, sont recouverts d'une couche absorbant la lumière, couche qui est le produit de la réduction chimique du verre lorsqu'il est traité thermiquement en atmosphère réductrice telle qu'une atmosphère d'hydrogène.