Ecran optique et utilisation de celui-ci pour le balayage de surface dans un transducteur d'images
L'objet de la présente invention est un écran optique, c'est également l'utilisation de celui-ci pour le balayage de surfaces dans un transducteur d'images.
Des dispositifs permettant de rendre une surface lumineuse ou sombre sont connus depuis longtemps, certains dispositifs permettant de commander Bectrique- ment la luminosité et la position d'un point lumineux sur une surface sont également connus. Il n'existe, par contre, pas actuellement sur le marché de dispositifs permettant, au moyen d'une commande électrique, de rendre à volonté opaque ou translucide (voire transparente) une plaque, une zone variable d'une plaque, ou une tache ponctuelle mobile sur une plaque.
Le fait de disposer d'un tel dispositif serait très intéressant, entre autres, par le fait qu'il permettrait, en liaison avec un panneau électro-luminescent, lui-même très plat, de réaliser un écran de très faible profondeur pour la reconstitution des images télévisées.
Un tel dispositif serait encore très utile pour réaliser des fenêtres, voyants. etc., occultable à volonté par une action électrique directe résultant d'une commande rapprochée, d'une télécommande ou d'une commande automatique.
Le but de la présente invention est de fournir un tel dispositif.
L'écran optique, objet de l'invention, est caractérisé en ce qu'il comprend au moins une cellule en forme de plaque, faite d'une matière laissant passer la lumière, et présentant sur une partie au moins de son étendue, un espace interne étanche rempli d'un gaz ionisable, chaque cellule étant munie d'électrodes aptes à ioniser ledit gaz dans une zone de l'aire couverte par ledit espace interne délimitée par un contour se disposant dans cette aire en fonction d'au moins un des paramètres électriques relatifs à une tension électrique appliquée auxdites électrodes, et en ce qu'il comprend également au moins un filtre optique polarisé apte à former une barrière optique pour des rayons lumineux affectés quant à la polarisation, par un passage à travers ledit gaz à l'état ionisé.
Dans une forme particulièrement avantageuse, cet écran, destiné notamment au balayage optique de champs d'images, est caractérisé en ce qu'il comporte au moins un groupe de deux desdites cellules, superposées et ayant leur espace interne situé dans la même aire, et dont les électrodes sont disposées de manière telle que, des tensions électriques appropriées leur étant appliquées, la zone ionisée d'une cellule se situe sur la zone non-ionisée de l'autre cellule en laissant subsister dans ladite aire seulement une mince plage exempte de ionisation dans les deux cellules, la position de cette plage étant pilotée par lesdites tensions électriques appliquées conjointement et complémentairement aux électrodes de chacune des deux cellules.
Dans une seconde forme également très avantageuse, cet écran est, de plus, caractérisé en ce qu'il comprend deux desdits groupes de deux cellules, ces groupes étant superposés de manière telle que les deux dites minces plages exemptes de ionisation, présentées chacune par un des groupes, se coupent à la manière de coordonnées et laissent apparaître seulement une tache ponctuelle exempte de ionisation dans toutes les cellules des deux groupes, la position de cette tache étant pilotée dans une direction de coordonées par les tensions appliquées aux électrodes d'un des groupes, et dans l'autre direction de coordonnées, par les tensions appliquées aux électrodes de l'autre groupe.
L'utilisation selon l'invention de cet écran sous cette seconde forme très avantageuse pour le balayage de surface dans un transducteur d'images est caractérisée en ce qu'on place ledit écran devant un transducteur de luminosité coopérant avec un organe de traitement d'information vidéo, et en ce qu'on fait effectuer à ladite tache ponctuelle, en appliquant auxdites électrodes un signal électrique adéquat, un balayage de surface, trame et lignes, correspondant à la composante de synchronisation de l'information vidéo traitée par ledit organe.
Une forme d'exécution de l'écran selon l'invention, réalisable en diverses variantes d'assemblage, dont certaines sont utilisables pour le balayage de surface d'images télévisées, est maintenant décrite, à titre d'exemple, en liaison avec le dessin annexé, dans lequel:
la fig. 1 est une vue en perspective et en coupe d'un écran comportant une seule cellule;
la fig. 2 est une vue en perspective d'un écran formé d'un groupe de deux cellules;
la fig. 3 est une vue schématique en coupe, illustrant le fonctionnement du groupe selon la fig. 2 en liaison avec un panneau électro-luminescent et deux filtres polarisés, et
la fig. 4 est une vue en perspective illustrant l'utilisation d'un écran comportant deux groupes de cellules comme celui de la fig. 2, pour effectuer un balayage de surface.
Considérons d'abord la fig. 1; on y voit que la cellule se compose d'un bloc 1, en forme de plaque, de matière transparente, comportant un évidement interne appelé ci-après, espace interne 2, dont l'aire s'étend sur la plus grande partie du bloc 1. Cet espace interne 2 est fermé de manière étanche à l'intérieur du bloc 1, il est de section particulière trapézoïdale et se trouve rempli d'un gaz inerte 5, par exemple du néon; les deux faces de cet espace interne, qui sont très rapprochées l'une de l'autre à la partie inférieure du bloc 1 et vont en s'éloignant l'une de l'autre à mesure qu'elles se rapprochent de la partie supérieure de ce bloc 1, sont recouvertes chacune d'une couche 3, respectivement 4, de matière transparente et électriquement conductrice; ces deux couches sont électriquement reliées à l'extérieur par l'intermédiaire des conducteurs 6 et 7.
Ces deux couches pourraient également être remplacées chacune par un grillage fait de fils très fins relativement à la largeur des mailles.
On parlera alors d'une grille fine et lâche relativement à son étendue . Par cette expression on entend que la grille, étant fine , aura dans un sens au moins un pas inférieur au dixième de la dimension sur laquelle elle s'étend dans ce sens, et également que la grille, étant lâche , sera constituée de manière telle que la surface qu'elle laisse libre entre ses brins sera plus grande que la surface que ses brins masquent.
Ces deux couches 3 et 4 constituent des électrodes dont le rôle est de ioniser le gaz 5. Lorsqu'une tension suffisante est appliquée entre les électrodes 3 et 4, une partie au moins du gaz 5 se trouve ionisée et un courant peut circuler d'une électrode à l'autre; plus ce courant est important, plus la quantité de gaz qui se trouvera ionisée sera importante; lorsqu'il ne passera qu'un faible courant, seule sera ionisée la partie du gaz qui se trouve entre les électrodes à l'endroit où celles-ci sont rapprochées l'une de l'autre, ensuite, au fur et à mesure que le courant augmentera, la quantité de gaz ionisé augmentera aussi et la limite de ionisation se déplacera vers le haut, la ionisation gagnant progressivement des zones où les électrodes sont de plus en plus éloignées.
La surface, ou la zone, où le gaz se trouvera ionisé, sera proportionnelle à l'intensité du courant passant d'une électrode à l'autre; l'écartement progressif des électrodes a pour but d'assurer la localisation de cette zone; en effet, pour un courant donné, on aura une surface de ionisation donnée qui tendra toujours à se localiser là où les électrodes sont le plus rapprochées, c'est-à-dire que la limite de ionisation se trouvera à une ligne le long de laquelle la distance entre les deux électrodes sera toujours la même. Ainsi donc, la forme géométrique de l'espace interne 2 revêt une grande importance, si les deux faces, recouvertes de la couche formant les électrodes, sont rigoureusement planes, la limite de la zone de ionisation se trouvera être une ligne droite qui se déplacera vers le haut au fur et à mesure que le courant augmente entre les électrodes.
Comme on le sait, dans un dispositif à ionisation de ce genre, la chute de tension est pratiquement indépendante du courant, c'est pour cette raison que l'on a encore dans le circuit, la résistance 8 qui sert à limiter le courant en fonction de la tension appliquée V d'une manière bien connue dans la technique des tubes stabilisateurs à gaz ionisé.
Si l'on dispose maintenant d'un écran formé d'un groupe de deux cellules comme celui représenté à la fig. 2 (dans laquelle les divers éléments sont désignés par les mêmes signes de référence que dans la fig. 1 mais affectés des lettres a ou b suivant celle des cellules à laquelle ils se rapportent) on pourra, en disposant les deux cellules de manière telle que leurs deux espaces internes se trouvent en tête-bêche , et en appliquant aux paires d'électrodes de chacune des deux cellules des tensions variant complémentairement, c'est-à-dire des tensions dont l'une croît au fur et à mesure que l'autre décroît, arriver à ce que la zone ionisée d'une des cellules recouvre presque entièrement la zone non ionisée de l'autre cellule, ne laissant subsister entre les deux zones ionisées des cellules,
qu'une mince plage exempte de ionisation dans les deux cellules. La position de cette plage peut alors être pilotée en agissant sur la valeur des tensions appliquées à chacune des cellules.
Sur la fig. 2, on a représenté de manière différente le gaz ionisé et le gaz non ionisé, en nommant 5na, respectivement 5nb, le gaz situé dans la zone non ionisée de la cellule a, respectivement de la cellule b, et en nommant 5ia, respectivement 5ib, le gaz situé dans la zone ionisée de ces cellules.
La fig. 3 explique l'utilisation et le fonctionnement d'un dispositif comme celui de la fig. 2. Sur cette fig. 3, on voit en coupe exactement les mêmes éléments que sur la fig. 2, avec, encore en plus, deux filtres polarisés 10 et 11 et un panneau électro-luminescent 9. Sur cette figure, les rayons de lumière polarisés dans un certain sens, correspondant au sens de polarisation des filtres 10 et 11, sont représentés par des traits pleins, tandis que les rayons de lumière non polarisés ou polarisés dans un autre sens sont représentés par des traits pointillés. Le panneau 9 émet des rayons lumineux non polarisés, ceux-ci sont polarisés par le filtre 10, puis, atteignent la première cellule B.
Dans cette cellule, les rayons passant à travers le gaz non ionisé 5nb restent polarisés comme ils l'étaient après leur passage à travers le filtre 10, par contre, les rayons passant à travers le gaz ionisé, perdent ou modifient leur polarisation.
Ensuite, l'ensemble de ces rayons traversent la cellule
A, et dans cette cellule A, la plupart des rayons qui n'avaient pas été modifiés par leur passage à travers la cellule B, doivent traverser le gaz ionisé 5ia et perdent ou modifient également leur ionisation. Seule une petite portion des rayons ne traversent ni dans la cellule B, ni dans la cellule A de gaz ionisé, ces rayons atteignent donc le filtre polarisant 11 sans avoir été affectés dans leur polarisation et, comme le sens de polarisation des filtres 10 et 11 est le même, peuvent traverser ce second filtre 11. Par contre, tous les rayons qui ont été affectés par un passage à travers le gaz ionisé, que ce soit dans la cellule B à travers le gaz Sib ou dans la cellule A à travers le gaz 5ia, n'ont plus, à leur arrivée sur le filtre 11, la polarisation voulue pour traverser ce filtre.
Ils sont donc arrêtés par ce filtre. Ainsi donc, de toute la lumière émise par le panneau 9, seule arrivera à traverser le dispositif, une raie de lumière dont la position correspondra à celle de la zone des espaces internes où le gaz n'est ionisé ni dans la cellule A,
ni dans la cellule B. En agissant sur les tensions Va et
Vb appliquées sur chacune des cellules, on peut localiser cette raie de lumière à différents niveaux sur la hauteur de l'aire recouverte par les espaces internes. On peut également, avec l'aide des tensions Va et Vb, agir sur la largeur de cette raie que l'on peut rendre extrêmement faible, ou, au contraire, relativement grande.
Si maintenant, comme montré fig. 4, on dispose l'un
sur l'autre deux groupes de cellules comme celui montré à la fig. 2, la lumière ne pourra plus traverser le dispo
sitif qu'à l'endroit où les deux raies de chacun des deux groupes se superposera, c'est-à-dire seulement dans une
zone formant une tache ponctuelle localisée à l'inter
section des deux plages passantes délimitées chacune dans l'un des deux groupes. On peut ainsi, en agissant
sur les tensions appliquées aux électrodes des cellules
de chacun des deux groupes, faire effectuer à cette
tache ponctuelle un balayage de surface identique à celui
qu'on fait effectuer au spot dans un appareil de
télévision.
Suivant le gaz utilisé pour remplir les espaces inter
nes, une faible luminescence généralement monochromatique, d'une couleur dépendant du gaz en question, est produite dans les espaces internes. Pour éviter que cette
luminescence ne perturbe le fonctionnement du dispo
sitif, il y a lieu premièrement, d'utiliser un panneau
électro-luminescent de pu'ssance lumineuse fortement
supérieure à la luminescence pouvant être produite par
le gaz ionisé, et secondement, de disposer sur le dispositif
un filtre chromatique arrêtant les rayons correspondant
à cette luminescence. De préférence, ce filtre chromati
que sera disposé immédiatement sous le filtre polarisé 11.
Différentes variantes et différentes applications de ce
dispositif sont possibles. Indiquons d'abord les variantes
concernant le mode de ionisation du gaz. On pourrait,
par exemple, au lieu d'effectuer la ionisation au moyen
de deux électrodes constituées par deux couches planes,
ioniser le gaz au moyen d'une électrode plane et d'une
électrode filiforme qui se situerait, sur la fig. 1, à l'en
droit où se situe l'arête inférieure de l'électrode 4,
I'électrode plane qui subsisterait étant alors l'électrode 3.
Dans ce cas, la surface de gaz ionisé ne serait plus exac
tement proportionnelle au courant passant d'une élec
trode à l'autre, mais la relation surface ionisée courant
serait plutôt de type logarithmique; ceci présenterait
certains inconvénients quant à la complémentarité des
tensions à appliquer sur deux cellules d'un même groupe
pour maintenir une plage passante de largeur égale
à tous les niveaux, mais cette configuration particulière
des électrodes serait néanmoins possible.
Une autre variante consisterait à disposer les élec
trodes à l'extérieur de l'espace interne et de réaliser la
ionisation du gaz au moyen d'un champ électrique à
très haute fréquence. La ionisation dépend alors non
plus de la valeur instante de la tension, mais de la valeur de sa dérivée en fonction du temps; dans un tel cas, il est possible, au lieu de faire varier la tension, c'est-à-dire l'amplitude du signal haute-fréquence, de faire varier sa fréquence, ou même (cas d'un signal nonsinusoïdal) sa raideur de flanc (ou sa teneur en harmonique). La possibilité de ioniser ainsi un gaz est mentionnée, par exemple, dans le manuel Gas discharge tubes de Van der Horst 1964, Philips technical Library (p. 190).
L'avantage d'un tel système consisterait en ce que l'on n'aurait pas nécessairement besoin du premier filtre polarisant 10 (fig. 3 et 4) car, sous certaines conditions (champ magnétique perpendiculaire aux rayons lumineux), la cellule serait autopolarisante dans les zones ionisées et le filtre 1 1 arrêterait totalement les rayons polarisés dans un sens différent du sien tandis qu'il laisserait passer au moins en partie, la lumière non polarisée. On pourrait également constituer une cellule multiple contenant plus de deux électrodes et effectuant dans un même espace interne la ionisation du gaz des deux côtés de la plage passante . Comme une électrode peut être commune, une telle cellule multiple devrait comprendre un nombre d'électrodes au moins égal au nombre de cellules simples que cette cellule multiple remplace augmenté de un.
En ce qui concerne les diverses applications possibles de ce dispositif, notons entre autres, la possibilité de réaliser des fenêtres occultables électriquement pouvant servir dans différents domaines et notamment pour la commande électrique, éventuellement automatique, de l'ouverture d'un diaphragme de caméra. Une des principales applications du dispositif pourrait concerner la télévision, l'enregistrement et la reproduction des images. Pour la reproduction des images, un dispositif analogue à celui de la fig. 4 serait tout désigné, la modulation vidéo étant conduite au panneau électroluminescent 9 et l'information de synchronisation commandant un organe électronique fournissant lui-même aux électrodes des différentes cellules du dispositif les tensions voulues pour effectuer le balayage de surface, trame et lignes.
Pour la prise de vue destinée à la télévision ou à l'enregistrement des images, le panneau électroluminescent sera remplacé par un composant électrique photosensible tandis qu'un objectif approprié focalisera l'image sur le dispositif de manière telle que ledit composant photosensible reçoive à chaque instant l'information optique d'un seul point de l'image visée par l'objectif" ce point étant déterminé par la position de ladite tache ponctuelle dans l'aire de l'espace interne des cellules du dispositif.
Disons encore que le dispositif permet de réaliser également la transmission, l'enregistrement et la reproduction d'images en couleur. Il suffira pour cela, lors de la reproduction, d'utiliser un panneau électroluminescent polychrome et de faire produire à chaque instant à ce panneau une luminescence d'une couleur correspondant à la composante de chrominence du signal vidéo, et lors de la prise de vue, d'utiliser un composant électrique photosensible apte à distinguer les couleurs.
Le fait que la reproduction des images ou leur enregistrement soit faite en couleur ou en noir et blanc ne change rien au fonctionnement du dispositif; il faut simplement noter que pour la reproduction, la possibilité d'utiliser un panneau électroluminescent polychrome résoudrait de manière simple le problème de la reproduction d'images
télévisées en couleur, la possibilité de réaliser un tel panneau électroluminescent polychrome étant divulguée dans le manuel The Physics of Modern Electronics ,
WA Gunther 1967 Dooever Pub. Co.
REVENDICATION I
Ecran optique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une cellule en forme de plaque, faite d'une matière laissant passer la lumière, et présentant sur une partie au moins de son étendue un espace interne étanche rempli d'un gaz, chaque cellule étant munie d'électrodes aptes à ioniser ledit gaz dans une zone de l'aire couverte par ledit espace interne délimitée par un contour se disposant dans cette aire en fonction d'au moins un des paramètres électriques relatifs à une tension électrique appliquée auxdites électrodes, et en ce qu'il comprend également au moins un filtre optique polarisé apte à former une barrière optique pour des rayons lumineux affectés quant à la polarisation par un passage à travers ledit gaz à l'état ionise.
SOUS-REVENDICATIONS
1. Ecran selon la revendication 1, destiné notamment au balayage optique de champs d'images, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un groupe de deux desdites cellules, superposées et ayant leur espace interne situé dans la même aire, et dont les électrodes sont disposées de manière telle que, des tensions électriques appropriées leur étant appliquées, la zone ionisée d'une cellule se situe sur la zone non-ionisée de l'autre cellule en laissant subsister dans ladite aire seulement une mince plage exempte de ionisation dans les deux cellules, la position de cette plage étant pilotée par lesdites tensions électriques appliquées conjointement et complémentairement aux électrodes de chacune des deux cellules.
2. Ecran selon la sous-revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux desdits groupes de deux cellules, ces groupes étant superposés de manière telle que les deux dites minces plages exemptes de ionisation, présentées chacune par un des groupes, se coupent à la manière de coordonnées et laissent apparaître seulement une tache ponctuelle exempte de ionisation dans toutes les cellules des deux groupes, la position de cette tache étant pilotée dans une direction de coordonnée par les tensions appliquées aux électrodes d'un des groupes, et dans l'autre direction de coordonnée par les tensions appliquées aux électrodes de l'autre groupe.
3. Ecran selon la revendication I ou l'une des sousrevendications 1 et 2, caractérisé en ce que plusieurs desdites cellules sont réunies en une cellule multiple munie d'un nombre d'électrodes au moins égal au facteur de multiplicité augmenté de un, une partie au moins desdits espaces internes se trouvant réunis en un seul de ceux-ci.
4. Ecran selon la revendication 1 ou l'une des sousrevendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend seulement undit filtre polarisé, celui-ci étant superposé à toutes les cellules du côté appelé à recevoir les rayons lumineux ayant traversé toutes les cellules.
5. Ecran selon la revendication I ou l'une des sousrevendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux desdits filtres polarisés, un au moins étant superposé à toutes les cellules de chaque côté de l'ensemble de celles-ci.
6. Ecran selon la sous-revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend deux desdits filtres, un de chaque côté de l'ensemble des cellules, et en ce que ces deux filtres sont polarisés de manière parallèle.
7. Ecran selon la revendication I ou l'une des sousrevendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de filtrage complémentaire arrêtant sélectivement les rayons de longueur d'onde particulière qui sont émis par le gaz ionisé lui-même.
8. Ecran selon la revendication I ou l'une des sousrevendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit gaz provient du groupe des éléments gazeux inertes: hélium, néon, argon, krypton, xénon.
9. Ecran selon la revendication I ou l'une des sousrevendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'une au moins des électrodes de chaque cellule est constituée par une couche conductrice laissant passer la lumière ou par une grille conductrice fine et lâche relativement à son étendue, cette couche ou cette grille s'étendant sur toute l'aire dudit espace interne.
10. Ecran selon la sous-revendication 9, caractérisé en ce que les deux électrodes d'une partie des cellules au moins sont constituées par une dite couche ou grille conductrice et s'étendent sur toute l'aire dudit espace interne, I'éloignement entre les deux électrodes, mesuré perpendiculairement à cette aire, augmentant au long d'une des dimensions de cette aire.
REVENDICATION II
Utilisation de l'écran selon la revendication I et la sous-revendication 2, pour le balayage de surface dans un transducteur d'images, caractérisée en ce qu'on place ledit écran devant un transducteur de luminosité coopérant avec un organe de traitement d'information vidéo, et en ce qu'on fait effectuer à ladite tache ponctuelle, en appliquant auxdites électrodes un signal électrique adéquat, un balayage de surface, trame et lignes, correspondant à la composante de synchronisation de l'information vidéo traitée par ledit organe.
SOUS-REVENDICATIONS
11. Utilisation selon la revendication II, pour la reconstitution d'images, caractérisée en ce que ledit transducteur de luminosité est un panneau électrolumimescent que l'on fait s'illuminer suivant la modulation du signal vidéo traité sur ledit organe, ce signal vidéo étant fourni audit organe depuis l'extérieur.
12. Utilisation selon la sous-revendication 11, pour la reproduction d'images télévisées en couleur, caractérisée en ce que ledit panneau électroluminescent est du type polychrome et qu'on lui fait produire à chaque instant une luminescence d'une couleur correspondant à la composante de chrominance du signal vidéo.
13. Utilisation selon la revendication II, pour la lecture analytique d'une image, caractérisée en ce que ledit transducteur de luminosité est un composant électrique photosensible, et en ce qu'on focalise l'image à transmettre sur l'écran optique de manière telle que ledit composant photosensible reçoive à chaque instant l'in fonnation optique d'un seul point de l'image déterminé par la position de ladite tache ponctuelle, le balayage effectué par celle-ci correspondant à la composante de synchronisation d'une information vidéo que ledit organe élabore lui-même de manière à traduire l'information optique reçue par ledit transducteur de luminosité.
14. Utilisation selon la revendication II ou l'une des sous-revendications 1 1 à 13, caractérisée en ce qu'on emploie un écran dans lequel plusieurs desdites cellules sont réunies en une cellule multiple.
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