<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
J?EBFECTIONNEJ1,mNTS AUX DISPOSITIFS :E:LECTRO"'01TIQUES.'""
Considérée sous son aspect générale l'invention concerne les dispositifs électro-optiques et analogues et plus spécialement les dispositifs permettant soit d'amplifier ou de renforcer une image optique de façon à accroitre sensibilité, soit d'amplifier une image électronique.
Pour la transmission de télévision, la microscopie ou pour tout but analogue, on a constaté déjà qu'il était utile de pouvoir engendrer des images électroniques d'objet visibles ou non* Il ne semble cependant pas que l'on ait proposé précédemment d'amplifier l'image électronique avant son utilisation.
L'invention a pour objet des moyens d'amplifier une image électronique ainsi que des dispositifs capables de renforcer une image trè faible
<Desc/Clms Page number 2>
d'en objet et de la transformer en une image brillante pleinement visible,
L'invention a également pour objet de transformer en une image . visible, les images produites par les rayons infra-rouges, ultra-violets et autres émanant des objets. L'invention concerne également les moyens de rendre visibles des images d'objets totalement Invisibles.
L'invention est réalisée de la façon suivante : L'image d'un objet est projetée à l'aide d'un moyen optique approprié sur une surface photo- sensible. Les électrons engendrés par celle-ci sont accélérés et dirigés sur une plaque capable d'émettre des électrons secondaires qui sont dirigés sur un écran fluorescent. Les électrons primaires émis par la surface photosensible sont concentrés au moyen'de dispositifs de concentration électronique soit é- lectromagnétiques, soit électrostatiques sur l'émetteur d'électrons secondaires.
Ces derniers sont concentrés à l'aide de dispositifs analogues sur un écran. fluorescent. Enhchoisissant convenablement les potentiels appliqués aux diffé- rentes électrodes et aux dispositifs de concentration, on peut optenir de l'ob- jet une image visible fortement agrandie ou, si on le désire, une image plus petite que celle qui est tombée sur la surface photo-sensible. En choisissant convenablement les matières photosensibles, il est possible de rendre le dispo- sitif sensible au spectre entier, y compris l'infra-rouge et l'ultra-violet.
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avan- tages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnéshsi-mplement à titre d'exemple et dans lesquels:
La Fig.1 est une vue en partie schématique d'un télescope électro- nique conforme à l'invention et comportant des dispositifs concentrateurs électro magnétiques.
La Fig.2 est une vue d'un dispositif analogue où la concentration est obtenue par des moyens électrostatiques.
La Fig.3 représente en partie en coupe et en partie schématique- ment, une modification de l'invention.
La Fig.4 est une vue de l'extrémité du dispositif dans la direc- tion de la flèche de la Fig.3. Elle représente à titre d'exemple l'aspect d'une image renforcée telle qu'elle apparaît sur l'écran fluorescent, et
La Fig.5 est une vue d'une autre disposition de l'invention.
Suivant la Fig.l, le dispositif électro-optique perfectionné est constitué par une enveloppe 1 en forme de V dont une extrémité est pourvue d'une
<Desc/Clms Page number 3>
électrode photosensible 3. Une image optique de l'objet 5 est projetée sur l'électrode photosensible au moyen d'un système de lentilles approprié représenté pour simplifier le dessin par une simple lentille 7, Ce système peut être construit en verre d'optique si le dispositif est utilisé pour renforcer des images visibles, en quartz; si l'on utilise le rayonnement ultra-violet émis par l'objet, ou en ébonite si l'on fait usage d'un rayennement infra-rouge.
L'électrode 9 capable d'une émission secondaire élevée est disposée à la pointe V de façon à être exposée aux photo-électrons émis par l'électrode photo-sensible 3. Un écran fluorescent 11 placé à l'autre extrémité de l'enveloppe est accessible aux électrons secondaires émis par l'électrode Intermédiaire 9.
L'électrode émissive 9 et l'écran fluorescent 11 sont de préférenée maintenus à des potentiels positifs par rapport à l'électrode photosen- sible 3 en les reliant en des points appropriés d'un diviseur de tension 13 dont les extrémités sont connectées à une source convenable de tension représentée à titre d'exemple par la batterie 15.
Une bobine de fil 17 est disposée de façon réglable autour de l'enveloppe entre l'électrode photo-sensible et l'électrode d'émission secondaire et une bobine analogue 19 entoure l'enveloppe entre la seconde électrode et l'écran fluorescent* Ces bobines peuvent être alimentées en parallèle par une source appropriée telle qu'une batterie 21 et chaque bobine peut être pourvue d'un rhéostat 23 permettant de contrôler le courant de concentration.
De plus, les bobines peuvent être ajustées axialement et angulairement par rapport à l'enveloppe de façon à corriger les effets de déformation occasionnés par le fait que les électrons n'atteignent pas perpendiculairement l'électrode d'émission secondaire et l'écran fluorescent* Les bobines servent à concentrer les électrons primaires et secondaires et les obligent à se mouvoir suivant des trajets pratiquement parallèles entre les différentes électrodes de façon à obtenir une image non déformée d'objets distants.
Si on désire obtenir une image agrandie de l'objet, l'intensité et la direction du champ de concentration et les potentiels des électrodes peuvent être ajustés dans ce buté Il n'est pas possible de donner plus de précisions au sujet du fonctionnement du dispositif puisque les potentiels et les courants de concentration dépendent de ses formea géométriques,
<Desc/Clms Page number 4>
L'électrode 3 sur laquelle est concentrée l'image peut être photosensibilisée de toute façon connae en utilisant, par exemple, un hydrure de potassium, du césium ou toute autre matière capable d'émettre des photo- électrons. Le césium est particulièrement indiqué si le dispositif doit être utilise pour observer une image en rayons infra-rouges.
L'électrode d'émission secondaire 9 peut être traitée de toute façon connue pour accroître le rapport des électrons secondaires aux électrons primaires* Certaines matières photosensibles, telles que le césium ou l'hydrure de potassium, peuvent être utilisées¯dans ce but, de même que toute surface émettant des électrons lorsqu'elle est bombardée par des rayons cathodiques.
L'écran fluorescent 11 peut être constitué par une électrode métallique recouverte d'une couche de "willémite" ou toute autre matière connue émettant une fluorescence sous le choc des électrons. Evidemment, si on le désire, l'écran fluorescent peut être placé sur la paroi d'extrémité du tube.
L'enveloppe 1 elle-même peut naturellement être construite en une matière non magnétique opaque pourvue de fenêtres 25 et 27 à chaque extrémité. On comprendra que les bobines de concentration 19 et 17 sont représentées d'une façon purement schématique,
Le degré de renforcement de l'image dépend du nombre de fois que le flux d'électrons donne naissance à des électrons secondaires. L'écran fluo- rescent 11 peut être remplacé par une source d'électrons secondaires et les électrons émis par cette dernière peuvent être, à leur tour, concentrés sur une aure électrode d'émission secondaire et ainsi de suite avant d'utiliser le faisceau d'électrons amplifié pour engendrer une image.
Il a semblê inutilement complique de représenter sur les dessins ces modifications évidentes.
Comme on l'a dit précédemment, il est possible de concentrer les électrons éleotrostatiquement. La Fig.2 représente schématiquement un exemple de dispositif dans lequel la concentration est obtenue électrostatiquement,
Cette modification comporte encore une enveloppe en forme de V dans laquelle sont disposés une électrodes photosensible 3, une électrode d'émission secondaire 9 et un écran fluorescent 11, comme dans la figure 1. Cependant, au lieu d'utiliser des bobines extérieures pour la concentration, on a interpose entre l'électrode photosensible et l'électrode d'émission secondaire un certain nombre de cylindres 29, 31,33, 35,e37 et 39 et entre l'émectrode d'émission secondaire et l'écran fluorescent, un certain nombre de cylindres
<Desc/Clms Page number 5>
analogues 41, 43, 45 et 47.
Si les cylindres disposés entre chaque paire d'électrodes sont maintenus à des potentiels intermédiaires à ceux de ces électrodes, la concentration des électrons peut se faire pratiquement de la mime façon qu'avec le dispositif représenté à la Fig.14 Il est permis d'utiliser une grande gamme de potentiels en ne perdant pas de vue cependant que les photo-électrons doivent être accélérés vers 1'électrode d'émission secon- daire et que les électrons d'émission secondaire doivent être accélères vers l'écran fluorescent* Lorsque les potentiels sont bien choisis, chaque paire de cylindres forme une lentille électronique.
Ces cylindres peuvent être des pièces métalliques séparées montées à l'intérieur du tube ou bien ils peuvent être constitués en métallisant les parois internes du tube et en enlevant le métal sur des espaces annulaires entre les cylindres. De préférence, les cylindres adjacents à l'électrode photosensible et à l'écran fluorescent sont percés d'un grand nombre de petits trous pour permettre l'entrée et la sortie de la lumière,
On a constaté qu'il était possible d'éviter la forme en zig-zag de l'enveloppe et de disposer tous les éléments dans une simple enveloppe cy- lindrique vidée.
Cette modification est représentée à la Fig.3 où les éléments analogues à ceux de la Fig.2 sont désignés de la même façon, les seules diffé- rences résident dans la construction de l'électrode d'émission secondaire qui prend la forme d'un écran traité et dans l'adjonction de cylindres de concentration supplémentaires 45a et 45b.
Lorsque les électrons photoélectriques sont accélérés et concentrés sur l'écran 51, les électrons secondaires émis par ce dernier traversent l'écran et sont accélérés vers l'écran fluorescent nous l'effet des anneaux de concentration 41 à 47 soumis à des potentiels positifs croissant à partir de l'écran, Les cylindres d'accélération et de concentration peuvent être montés dans le tube comme il est montré dans le dessin, ou ils peuvent être constitués par des revêtements métalliques tapissant les parois internes des cylindres. L'écran fluorescent 11 de la Fig.3 peut être conduc- teur et pourvu d'une connexion externe (non montrée) raccordée en un point de potentiel positif du diviseur 13.
L'électrode 3 est semi-transparente,
La description précédente de certaine dispositifs construits conformément à l'invention, montre que celle-ci trouve son utilité pour rendre visibles des images peu lumineuses d'objets rapprochés ou distants pratiquement Invisibles à l'oeil nu à l'aide de lunettes d'approche ordinaires, De plus, le
<Desc/Clms Page number 6>
dispositif électro-optique perfectionné conforme à l'invention trouve de grandes applications à la navigation car il permet de voir des objets distants à travers la brume,
Conformément à l'invention, l'image électronique renformée peut encore Être utilisée pour la transmission de télévision au lieu d'être envoyée sur un écran fluorescente Dans ce cas,
l'écran fluorescent 11 est supprimé et l'image peut être directement analysée ou elle peut être projetée sur une électrode en mosaïque 53 (Fig.5) qui, A son tour, est analysée par le rayon catho- dique engendré par un canon électronique 58 (non montré en détail) de façon à engendrer des trains d'impulsions électriques* L'électrode en mosaïque est re- présentée à titre d'exemple sous la forme d'un élément réticulaire 57 dont chaque ouverture comporte une particule métallique 59.
Les particules sont isolées de l'élément réticulaire et sont accessibles sur une de leurs faces à l'igues électronique amplifiée et balayées sur l'astre face par le rayon cathodique mobile, Le signal de sortie peut apparaître, soit aux bornes d'une résistance 61 connectée à l'élément réticulaire, soit aux bornes d'une résistance 63 connectée au revêtement métallique 65 disposé du même coté que l'écran que le canon d'électrons. Les particules métalliques 59 peuvent être traitées de façon connue pour favoriser l'émission secondaire. Les bobines déflectrices ou les plaques déflectrices bien connues, n'ont pas été représentées sur les dessins.
<Desc / Clms Page number 1>
EMI1.1
J? EBFECTIONNEJ1, mNTS TO DEVICES: E: LECTRO "'01TIQUES.'" "
Considered in its general aspect, the invention relates to electro-optical and similar devices and more especially to devices making it possible either to amplify or to reinforce an optical image so as to increase sensitivity, or to amplify an electronic image.
For television transmission, microscopy or any similar purpose, it has already been found that it is useful to be able to generate electronic images of objects, whether visible or not. However, it does not seem that any previously proposed amplify the electronic image before use.
The invention relates to means of amplifying an electronic image as well as devices capable of reinforcing a very weak image.
<Desc / Clms Page number 2>
of an object and transform it into a fully visible brilliant image,
Another object of the invention is to transform into an image. visible, images produced by infrared, ultra-violet and other rays emanating from objects. The invention also relates to the means of making visible images of totally Invisible objects.
The invention is implemented as follows: The image of an object is projected using a suitable optical means on a photosensitive surface. The electrons generated by it are accelerated and directed onto a plate capable of emitting secondary electrons which are directed onto a fluorescent screen. The primary electrons emitted by the photosensitive surface are concentrated by means of electronic concentrating devices either electromagnetic or electrostatic on the secondary electron emitter.
These are concentrated with the aid of similar devices on a screen. fluorescent. By suitably choosing the potentials applied to the various electrodes and to the concentration devices, the object can be obtained a highly magnified visible image or, if desired, an image smaller than that which has fallen on the photo surface. -sensitive. By properly selecting the photosensitive materials, it is possible to make the device sensitive to the entire spectrum, including infra-red and ultra-violet.
The novel features and the advantages of the invention will be better understood by referring to the following description and to the accompanying drawings, given simply by way of example and in which:
FIG. 1 is a partially schematic view of an electronic telescope in accordance with the invention and comprising electromagnetic concentrator devices.
Fig.2 is a view of a similar device where the concentration is obtained by electrostatic means.
Fig. 3 shows partly in section and partly schematically a modification of the invention.
Fig. 4 is a view of the end of the device in the direction of the arrow in Fig. 3. It represents by way of example the appearance of an enhanced image as it appears on the fluorescent screen, and
Fig.5 is a view of another arrangement of the invention.
According to Fig.l, the improved electro-optical device consists of a V-shaped casing 1, one end of which is provided with a
<Desc / Clms Page number 3>
photosensitive electrode 3. An optical image of the object 5 is projected onto the photosensitive electrode by means of a suitable lens system shown to simplify the design by a simple lens 7. This system can be constructed of optical glass if the device is used to enhance visible images, made of quartz; if we use the ultra-violet radiation emitted by the object, or in ebonite if we use an infra-red radiation.
The electrode 9 capable of high secondary emission is arranged at the tip V so as to be exposed to the photoelectrons emitted by the photosensitive electrode 3. A fluorescent screen 11 placed at the other end of the envelope is accessible to secondary electrons emitted by the Intermediate electrode 9.
The emissive electrode 9 and the fluorescent screen 11 are preferably maintained at positive potentials with respect to the photosensitive electrode 3 by connecting them at appropriate points of a voltage divider 13 whose ends are connected to a suitable voltage source, exemplified by battery 15.
A coil of wire 17 is disposed in an adjustable manner around the envelope between the photosensitive electrode and the secondary emission electrode and a similar coil 19 surrounds the envelope between the second electrode and the fluorescent screen * These coils can be supplied in parallel by a suitable source such as a battery 21 and each coil can be provided with a rheostat 23 making it possible to control the concentration current.
In addition, the coils can be adjusted axially and angularly with respect to the envelope in order to correct the effects of deformation caused by the fact that the electrons do not reach perpendicularly to the secondary emission electrode and the fluorescent screen * The coils serve to concentrate the primary and secondary electrons and force them to move along practically parallel paths between the different electrodes so as to obtain an undistorted image of distant objects.
If it is desired to obtain an enlarged image of the object, the intensity and direction of the concentration field and the potentials of the electrodes can be adjusted in this stop. It is not possible to give more details about the operation of the device since the potentials and the concentration currents depend on its geometric shapes,
<Desc / Clms Page number 4>
The electrode 3 on which the image is concentrated can be photosensitized anyway known by using, for example, potassium hydride, cesium or any other material capable of emitting photoelectrons. Cesium is particularly indicated if the device is to be used to observe an infrared ray image.
The secondary emission electrode 9 can be treated in any known way to increase the ratio of secondary electrons to primary electrons * Some photosensitive materials, such as cesium or potassium hydride, can be used ¯ for this purpose, from same as any surface that emits electrons when bombarded with cathode rays.
The fluorescent screen 11 may consist of a metal electrode covered with a layer of "willemite" or any other known material emitting fluorescence under the impact of the electrons. Obviously, if desired, the fluorescent screen can be placed on the end wall of the tube.
The envelope 1 itself may of course be constructed of an opaque non-magnetic material provided with windows 25 and 27 at each end. It will be understood that the concentration coils 19 and 17 are represented in a purely schematic manner,
The degree of image enhancement depends on the number of times the electron flow gives rise to secondary electrons. The fluorescent screen 11 can be replaced by a secondary electron source and the electrons emitted by the latter can be, in turn, concentrated on another secondary emission electrode and so on before using the beam. of electrons amplified to generate an image.
It seemed unnecessarily complicated to represent in the drawings these obvious modifications.
As we said earlier, it is possible to concentrate electrons eleotrostatically. Fig. 2 schematically represents an example of a device in which the concentration is obtained electrostatically,
This modification also comprises a V-shaped envelope in which are arranged a photosensitive electrode 3, a secondary emission electrode 9 and a fluorescent screen 11, as in FIG. 1. However, instead of using external coils for the concentration, a number of cylinders 29, 31, 33, 35, e37 and 39 were interposed between the photosensitive electrode and the secondary emission electrode and between the secondary emission electrode and the fluorescent screen, a number of cylinders
<Desc / Clms Page number 5>
analogues 41, 43, 45 and 47.
If the cylinders arranged between each pair of electrodes are maintained at potentials intermediate to those of these electrodes, the concentration of the electrons can be done practically in the same way as with the device shown in Fig. 14 It is allowed to use a wide range of potentials keeping in mind, however, that the photoelectrons must be accelerated towards the secondary emission electrode and that the secondary emission electrons must be accelerated towards the fluorescent screen. potentials are well chosen, each pair of cylinders forms an electronic lens.
These cylinders can be separate metal pieces mounted inside the tube or they can be made by metallizing the inner walls of the tube and removing metal on annular spaces between the rolls. Preferably, the cylinders adjacent to the photosensitive electrode and to the fluorescent screen are pierced with a large number of small holes to allow entry and exit of light,
It has been found that it is possible to avoid the zig-zag shape of the envelope and to arrange all the elements in a simple empty cylindrical envelope.
This modification is shown in Fig. 3 where elements analogous to those of Fig. 2 are designated in the same way, the only differences reside in the construction of the secondary emission electrode which takes the form of a screen treated and in the addition of additional concentration cylinders 45a and 45b.
When the photoelectric electrons are accelerated and concentrated on the screen 51, the secondary electrons emitted by the latter cross the screen and are accelerated towards the fluorescent screen us the effect of the concentration rings 41 to 47 subjected to increasing positive potentials From the screen, the acceleration and concentration cylinders can be mounted in the tube as shown in the drawing, or they can be made up of metallic liners lining the inner walls of the cylinders. The fluorescent screen 11 in Fig. 3 can be conductive and provided with an external connection (not shown) connected to a positive potential point of the divider 13.
Electrode 3 is semi-transparent,
The preceding description of certain devices constructed in accordance with the invention shows that the latter finds its usefulness in making visible low-light images of near or distant objects practically Invisible to the naked eye using approach glasses. ordinary, In addition, the
<Desc / Clms Page number 6>
improved electro-optical device according to the invention finds great applications in navigation because it allows distant objects to be seen through the mist,
According to the invention, the reshaped electronic image can still be used for television transmission instead of being sent to a fluorescent screen. In this case,
the fluorescent screen 11 is removed and the image can be directly analyzed or it can be projected onto a mosaic electrode 53 (Fig. 5) which, in turn, is analyzed by the cathode ray generated by an electron gun 58 (not shown in detail) so as to generate trains of electrical pulses * The mosaic electrode is shown by way of example in the form of a reticular element 57, each opening of which comprises a metal particle 59.
The particles are isolated from the reticular element and are accessible on one of their faces with amplified electronic acute and scanned on the star face by the mobile cathode ray, The output signal can appear, either at the terminals of a resistor 61 connected to the reticular element, or to the terminals of a resistor 63 connected to the metallic coating 65 placed on the same side as the screen as the electron gun. The metal particles 59 can be treated in a known manner to promote secondary emission. The well known deflector coils or deflector plates have not been shown in the drawings.