EP0670078B1 - Dispositif generateur d'images par effet de luminescence - Google Patents

Dispositif generateur d'images par effet de luminescence Download PDF

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EP0670078B1
EP0670078B1 EP94900195A EP94900195A EP0670078B1 EP 0670078 B1 EP0670078 B1 EP 0670078B1 EP 94900195 A EP94900195 A EP 94900195A EP 94900195 A EP94900195 A EP 94900195A EP 0670078 B1 EP0670078 B1 EP 0670078B1
Authority
EP
European Patent Office
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light
image
phosphor
generator device
image generator
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP94900195A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP0670078A1 (fr
Inventor
Paul De Groot
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales Electron Devices SA
Original Assignee
Thomson Tubes Electroniques
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomson Tubes Electroniques filed Critical Thomson Tubes Electroniques
Publication of EP0670078A1 publication Critical patent/EP0670078A1/fr
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Publication of EP0670078B1 publication Critical patent/EP0670078B1/fr
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/50—Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output
    • H01J31/501—Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output with an electrostatic electron optic system

Definitions

  • the invention relates to devices producing images under the effect of an excitation of a luminescent screen. She more particularly (but not exclusively) concerns cathodoluminescent screens of image intensifier tubes radiological (called for short: IIR tube).
  • IIR tubes these tubes are used mainly in medical imaging, i.e. as part of radiodiagnostics, where they produce an image visible which translates the radiological image of a patient.
  • FIG 1 schematically shows an equipment of conventional radiodiagnostics.
  • This equipment has a source X-ray SX delivering RX radiation to which is exposed a patient P.
  • the IIR tube generally comprises a sealed enclosure 2 vacuum closed at one end by an FE entry window by which penetrates the X-ray. This X-ray meets then an EE input screen whose function is to translate the intensity of the incident X-ray at each point of its surface, by a number of electrons (not shown).
  • the EE input screen generally includes a SC scintillator associated with a PhC photocathode.
  • the scintillator converts X-rays into photons visible which are themselves converted into electrons by the photocathode.
  • a DE electrode device accelerates these electrons and focuses on a cathodoluminescent screen called an exit screen ES.
  • the ES output screen is arranged near a window FS outlet or outlet wall located at the second end of the IIR tube, opposite the FE entry window.
  • the impact of electrons on the ES cathodoluminescent screen allows to reconstruct the image (amplified in luminance) which at was formed on the surface of the PhC photocathode the input screen.
  • the FS output window is a transparent part generally made of glass (or may also consist of a fiber optic device), which can be made for example of a patch on the envelope of enclosure 2, or even constitute a part of this envelope.
  • the FS output window carries the ES cathodoluminescent screen, which is generally consisting of a layer of phosphor material. In these conditions, the visible light image formed by the screen cathodoluminescent ES is visible outside the IIR tube, at through the FS output window.
  • the image delivered by the cathodoluminescent output screen ES is generally observed through a device DO optic, arranged outside the IIR tube, centered by example on a longitudinal axis 5 of the IIR tube, axis around which is also centered ES cathodoluminescent screen.
  • This image may be distributed by the optical device Do on the one hand, towards different detectors images such as for example cameras cinematographic and photographic respectively located 6, 7, arranged on either side of the optical device Do on a second axis 8 perpendicular to axis 5 of the tube, and on the other hand towards an image detector constituted by a CT camera of television shots.
  • different detectors images such as for example cameras cinematographic and photographic respectively located 6, 7, arranged on either side of the optical device Do on a second axis 8 perpendicular to axis 5 of the tube, and on the other hand towards an image detector constituted by a CT camera of television shots.
  • the CT television camera is connected to a DV viewing that can display the image which is "live” delivered as electrical signals by the CT camera television (case of radioscopy).
  • the CT camera is also connected to an acquisition device and ATS signal processing which can store and process under digital form of the signals relating to the image (case of digital radiography) and possibly correct the image displayed by the DV display device.
  • Equipment such as that shown in Figure 1 is commonly used successively in fluoroscopy mode or radioscopy, and in digital radiography mode. However these two modes pose different problems.
  • the doses of X-rays are often important and the duration of application of the radiation is very short (a few milliseconds).
  • the rhythm image repetition is variable depending on the applications, from a few frames per second to the frequency television, and the desired image resolution is the highest possible.
  • the system of radiological imaging shown in Figure 1 operates at the frequency television (25 or 30 frames / s), with doses of X-radiation much lower, but the detail resolution sought is lower. Due to the low doses of X-rays used, the space-time fluctuation (quantum fluctuation X-ray) is perceptible in the video image delivered to through the radiological imaging system. To mitigate this fluctuation, and improve the image quality, it is necessary to operate a temporal integration of the light intensity in each point of the image, to obtain a "smoothing" of the noise apparent temporal. There is obviously a practical compromise between a duration of integration sufficient to reduce noise, and a sufficiently short integration time not to introduce "blurring" around the image of the moving parts (effect of trail).
  • the present invention proposes to produce by the IIR tube simultaneously at least two visible images, with different afterglows, and to select the visible image with the most remanence not suitable for the operating mode envisaged (x-ray or digital radiography).
  • Document DE-A 25 44 094 describes a generating device image comprising a luminescent screen with at least two materials different phosphors emitting light with spectra different emission and different remanences.
  • US-A-4 512 912 relates to a mixture of two different phosphor materials emitting light with different spectra and different afterglow for ray tube cathodic.
  • Document FR-A-2 195 841 relates to a generator device image comprising a luminescent screen with two materials phosphors with different remanences.
  • Patent application EP-A-0 536 833 constitutes an application interfering for the contracting states DE, FR, NL; she offers a image generating device with a luminescent screen with at least two phosphor materials which are differentiated by their persistence and by their frequency range and recommends using two image detectors and a semi-transparent mirror between the luminescent screen and the two image detectors.
  • the invention proposes on the one hand to produce the screen luminescent image generator (or output screen in the case of a tube llR), using a mixture of at least two phosphor materials which differentiate both by their remanence and by the frequency range of their spectral emissions and secondly to use an image detector and a light transmission device inserted between the luminescent screen and the image detector, this light transmission device comprising removable means for selectively changing wavelength the amount of light produced by the luminescent screen towards the detector image.
  • the invention provides a generator device Image as claimed in claim 1.
  • the radiation emitted by the screen luminescent is composed by the addition of radiation of spectral composition and remanence different, the number of different radiations being the same as the number of different phosphor materials.
  • the different phosphors being subjected to the same excitation radiation, they emit in response of lights corresponding to spectral bands or different "colors" each containing the same image, "each color” corresponding to a different afterglow. Yes care is taken to choose the different emission spectra of so that they don't significantly overlap it then becomes possible to observe an image having afterglow chosen by selecting the color to which it corresponds, using an optical filter.
  • the excitement radiation is constituted by all radiation likely to generate the phenomenon of luminescence with phosphors.
  • This radiance of excitement is made up of electrons emitted by a PhC photocathode in the case of an IIR tube, and in this case the image produced by the screen of ES output is received by one (or more) image detector
  • the invention can also be applied to other cases, for example example to cathode ray tubes, (abbreviated "TRC") and in this case the electrons are produced by an electron gun and bombard or excite a mixture of phosphor materials carried by the TRC display screen.
  • the invention therefore relates to an image generating device comprising a luminescent screen subjected to radiation excitation, characterized in that the luminescent screen comprises a mixture of at least two phosphor materials emitting with different emission spectra and afterglow different.
  • FIG. 2 represents an IIR tube 10 produced so as to produce images according to the invention.
  • the IIR 10 tube is used in medical imaging equipment 11 comprising an SX source producing X-RX radiation.
  • the X-ray passes through a patient P to be examined, then meets the IIR 10 tube. It crosses the FE input window of the tube 10 then meets the EE input screen of the latter.
  • This entry screen is classic, and as in the example of the figure 1, in response to X-rays, it produces electrons (not shown) which are accelerated by a device of electrodes DE to the exit window FS of the tube IIR. AT near the FS exit window, these electrons are focused on a cathodoluminescent screen or ES1 output screen which, under the effect of electronic bombardment, emits in the visible.
  • the screen cathodoluminescent ES 1 is formed using at least two luminescent materials A, B different, so that each of the points of the ES1 cathodoluminescent screen corresponding to an elementary image surface, the two different phosphor materials A, B.
  • the two phosphor materials A, B are shown respectively by crosses and dots.
  • the different phosphor materials that make up ES1 cathodoluminescent screen are chosen on the one hand, for emit in the visible with different remanences, and on the other hand to present different emission spectra, that is to say to transmit at different wavelengths and so different colors.
  • the ES1 cathodoluminescent screen produces multiple monochrome color images simultaneously different (as many as there are phosphors different to form the cathodoluminescent screen) which each reproduce the image initially formed on the PhC photocathode.
  • each monochrome image presents a afterglow different from those presented by the images monochrome of another color.
  • the images produced by ES1 cathodoluminescent screen are visible outside the tube IIR 10 through the FS output window, and it is then easy to transmit to at least one image detector (or the eye of an observer) images showing afterglow desired, by promoting the transmission of light having the corresponding color, as further explained in a continuation of the description.
  • an optical device DO located outside the IIR tube 10 on a longitudinal axis 5 of the latter, captures the images delivered by the screen cathodoluminescent ES1 and transmits them to a detector CT images also arranged along the longitudinal axis 5.
  • the CT image detector is connected to a display device DV and a signal acquisition and processing device ATS, so as to allow operation either in mode fluoroscopy (fluoroscopy), either in digital radiography mode.
  • the CT image detector consists for example of a television camera whose sensor (not shown) is of the CCD type so that it does not add afterglow to that of the received image.
  • a device for light transmission TL acting on the transmission of light selectively based on its wavelength is arranged between the camera CT and the optical device DO, in view determine the persistence of the images received by this camera.
  • the TL transmission device comprises at least one Fo optical filter acting in the corresponding spectral band to one of the colors emitted by the ES1 cathodoluminescent screen.
  • An optical filter Fo can be for example either of the filter type colored, having the color of the spectrum to transmit with the minimum attenuation, either of the interference filter type which by compared to the previous one has the advantage of having slopes of stronger transition between the parts of the transmitted spectra and not transmitted.
  • the phosphor materials A and B are presented usually initially in powder form, so that the ES1 cathodoluminescent screen can be produced for example by a layer in the same way as in the prior art, except that in the case of the invention this layer comprises the two powders previously mixed with phosphor materials A and B.
  • this layer comprises the two powders previously mixed with phosphor materials A and B.
  • the latter embodiment also corresponds, at the level of each elementary image surface, to a mixture of materials phosphors A, B.
  • the monochrome red and green images being emitted simultaneously, respectively for the phosphors A and B which constitute the cathodoluminescent screen, if an optical filter Fo is interposed in order to allow one or the other to pass selectively red or green radiation, it is possible not to transmit only the light with the best afterglow adapted to the use of the radiological system towards the camera CT television.
  • the ES1 cathodoluminescent screen contains only two different phosphor materials A, B emitting for example respectively in red and green as in the example of figure 1, two remanences different can be obtained using a single filter optical Fo, depending on whether the latter is interposed or not.
  • CT camera receives only red whose remanence is negligible. This corresponds to operation in digital radiography mode.
  • the CT camera receives both red and green monochrome images, the green image with strong afterglow.
  • the image global given by the superimposition of monochrome images red and green
  • the eye can be seen by the eye as being strong afterglow (with low noise), if the percentage of green light is large enough compared to that of red light. This case therefore corresponds to operation in x-ray mode.
  • Such a configuration where two remanences can be successively selected using a single optical filter Fo interposed or not, can be obtained for example with phosphor materials A and B corresponding respectively to type P56 and type P39 as previously mentioned, mixed in proportions by weight of about 10 to 50% for the phosphor A and about 50 to 90% for the phosphor B.
  • the dosage of the proportion of phosphor materials A, B used to form the screen cathodoluminescent ES1 allows to obtain the emission by this last, any desired (overall) remanence value included between the eigenvalues each of the constituents of this screen ES1.
  • At least one optical filter Fo of the colored filter type colored in the example in the color red, and whose thickness E is less than the thickness necessary to completely absorb the light of the other color, to know in the example the green light.
  • Such a set of optical filters can consist of example by separate filters, possibly overlapping to add their attenuation, or for example by a colored filter Fo whose thickness (and therefore transmission) varies, gradually or not.
  • Figure 2 illustrates such a form of realization by showing an optical filter Fo of the "filter” type colored ", comprising several thicknesses E, e1, e2 produced under the shape of bearings: for example, the thickness E is the thickness maximum of the optical filter Fo, and it makes it possible to attenuate the maximum light transmission not having the color of filter; this results in the lowest remanence.
  • the thicknesses e1, e2 increasingly smaller compared to the maximum thickness E represent respectively a prime and a second intermediate optical filters Fo1, Fo2 which attenuate less and less, and allow to obtain two values different from remanence values which are intermediate between the minimum value and the maximum value which it is obtained when no filter is interposed.

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  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Description

L'invention se rapporte à des dispositifs produisant des images sous l'effet d'une excitation d'un écran luminescent. Elle concerne plus particulièrement (mais non exclusivement) les écrans cathodoluminescents des tubes intensificateurs d'images radiologiques (appelés en abrégé : tube IIR).
En prenant pour exemple le cas des tubes IIR, ces tubes sont utilisés principalement en imagerie médicale, c'est-à-dire dans le cadre du radiodiagnostic, où ils produisent une image visible qui traduit l'image radiologique d'un patient.
La figure 1 montre schématiquement un équipement de radiodiagnostic classique. Cet équipement comporte une source SX de rayons X délivrant un rayonnement RX auquel est exposé un patient P.
De l'autre côté du patient P, c'est-à-dire à l'opposé de la source SX, le rayonnement X porteur d'une image radiologique est capté par un tube IIR.
Le tube IIR comprend généralement une enceinte 2 étanche au vide fermée à une extrémité par une fenêtre d'entrée FE par laquelle pénètre le rayonnement X. Ce rayonnement X rencontre ensuite un écran d'entrée EE dont la fonction est de traduire l'intensité du rayonnement X incident en chaque point de sa surface, par un nombre d'électrons (non représentés).
A cette fin l'écran d'entrée EE comprend généralement un scintillateur SC associé à une photocathode PhC.
Le scintillateur convertít le rayonnement X en photons visibles qui sont eux-mêmes convertis en électrons par la photocathode.
Un dispositif d'électrodes DE accélère ces électrons et les focalise sur un écran cathodoluminescent appelé écran de sortie ES. L'écran de sortie ES est disposé à proximité d'une fenêtre de sortie FS ou paroi de sortie située à la seconde extrémité du tube IIR, à l'opposé de la fenêtre d'entrée FE.
L'impact des électrons sur l'écran cathodoluminescent ES permet de reconstituer l'image (amplifiée en luminance) qui au départ était formée sur la surface de la photocathode PhC de l'écran d'entrée.
La fenêtre de sortie FS est une pièce transparente généralement en verre (ou pouvant être aussi constituée par un dispositif d'optique à fibres), qui peut être faite par exemple d'une pièce rapportée sur l'enveloppe de l'enceinte 2, ou même constituer une partie de cette enveloppe. La fenêtre de sortie FS porte l'écran cathodoluminescent ES qui, généralement, est constitué par une couche de matériau luminophore. Dans ces conditions, l'image en lumière visible formée par l'écran cathodoluminescent ES est visible à l'extérieur du tube IIR, au travers de la fenêtre de sortie FS.
L'image délivrée par l'écran de sortie cathodoluminescent ES est observée généralement par l'intermédiaire d'un dispositif optique DO, disposé à l'extérieur du tube IIR, centré par exemple sur un axe longitudinal 5 du tube IIR, axe autour duquel, est également centré l'écran cathodoluminescent ES.
Cette image peut être éventuellement distribuée par le dispositif optique Do d'une part, vers différents détecteurs d'images tels que par exemple des caméras de prise de vues cinématographiques et photographiques respectivement repérée 6, 7, disposées de part et d'autre du dispositif optique Do sur un second axe 8 perpendiculaire à l'axe 5 du tube, et d'autre part vers un détecteur d'image constitué par une caméra CT de prises de vues de télévision.
La caméra de télévision CT est reliée à un dispositif de visualisation DV pouvant afficher en "direct" l'image qui est délivrée sous la forme de signaux électriques par la caméra CT de télévision (cas de la radioscopie). Dans l'exemple représenté, la caméra CT est reliée également à un dispositif d'acquisition et de traitement de signaux ATS qui peut stocker et traiter sous forme numérique les signaux relatifs à l'image (cas de la radiographie numérique) et éventuellement corriger l'image affichée par le dispositif de visualisation DV.
Un équipement tel que celui montré à la figure 1 est couramment utilisé successivement en mode fluoroscopie ou radioscopie, et en mode radiographie numérique. Cependant ces deux modes posent des problèmes différents.
Dans le cas de la radiographie numérique, les doses de rayons X sont souvent importantes et la durée d'application du rayonnement est très courte (quelques millisecondes). La cadence de répétition des images est variable selon les applications, depuis quelques images par seconde jusqu'à la fréquence télévision, et la résolution d'image recherchée est la plus élevée possible.
Dans le cas de la fluoroscopie ou radioscopie, le système d'imagerie radiologique montré à la figure 1 opère à la fréquence télévision (25 ou 30 images/s), avec des doses de rayonnement X beaucoup plus faibles, mais la résolution des détails recherchée est inférieure. Du fait des faibles doses de rayonnement X utilisées, la fluctuation spatio-temporelle (fluctuation quantique du rayonnement X) est perceptible dans l'image vidéo délivrée à travers le système d'imagerie radiologique. Pour atténuer cette fluctuation, et améliorer la qualité de l'image, il est nécessaire d'opérer une intégration temporelle de l'intensité lumineuse en chaque point de l'image, pour obtenir un "lissage" du bruit temporel apparent. Il existe évidemment un compromis pratique entre une durée de l'intégration suffisante pour réduire le bruit, et une durée d'intégration assez courte pour ne pas introduire de "flou" autour de l'image des organes mobiles (effet de traínée).
Pour obtenir l'atténuation du bruit perceptible, en fluoroscopie, plusieurs solutions sont actuellement employées :
  • a - Utilisation d'une caméra de prise de vue de télévision équipée d'un tube rémanent.
  • b - L'utilisation d'un écran luminescent rémanent en sortie du tube intensificateur d'image.
  • c - L'utilisation d'un traitement d'image, sur la base d'un cumul partiel du signal vidéo de chaque point de l'image, pour plusieurs trames successives.
    • Pour ce qui concerne les deux premières solutions (a) et (b) : elles présentent comme inconvénient d'optimiser le système d'imagerie radiologique pour la radioscopie, au détriment de son utilisation en radiographie numérique. En effet, en radiographie numérique il est souhaitable que la rémanence (persistance de la luminescence) soit la plus faible possible, notamment pour réduire le "flou" qu'introduirait cette rémanence pour l'observation d'organes en mouvement (coeur, par exemple) ou l'introduction d'agents opacifiants. Il est à noter qu'actuellement, les caméras de prise de vue de télévision sont de plus en plus couramment équipées de capteurs photosensibles du type CCD (de l'anglais "Charge Coupled Device"), qui introduisent une très faible rémanence, et qui sont donc aptes à capter des images en mode "rapide", c'est-à-dire en mode radiographie numérique, mais qui, sans intégration numérique, produisent des images trop bruyantes en mode fluoroscopie.
    En ce qui concerne la troisième solution (c) : elle impose des moyens lourds et onéreux, notamment pour la mise en oeuvre d'une mémoire d'image à haute résolution.
    Pour répondre à ces problèmes, la présente invention propose de produire par le tube IIR simultanément au moins deux images visibles, présentant des rémanences différentes, et de sélectionner l'image visible ayant la rémanence la plus nppropriée au mode de fonctionnement envisagé (radioscopie ou radiographie numérique).
    Le document DE-A 25 44 094 décrit un dispositif générateur d'image comportant un écran luminescent avec au moins deux matériaux luminophores différents émettant de la lumière avec des spectres d'émission différents et des rémanences différentes.
    Le document US-A-4 512 912 concerne un mélange de deux matériaux luminophores différents émettant de la lumière avec des spectres différents et des rémanences différentes pour tube à rayons cathodiques.
    Le document FR-A-2 195 841 concerne un dispositif générateur d'image comportant un écran luminescent avec deux matériaux luminophores ayant des rémanences différentes.
    La demande de brevet EP-A-0 536 833 constitue une demande interférente pour les états contractants DE, FR, NL ; elle propose un dispositif générateur d'image avec un écran luminescent avec au moins deux matériaux luminophores qui se différencient par leur rémanence et par leur plage de fréquence et préconise d'utiliser deux détecteurs d'images et un miroir semi-transparent entre l'écran luminescent et les deux détecteurs d'images.
    A cette fin, l'invention propose d'une part de réaliser l'écran luminescent du générateur d'image (ou écran de sortie dans le cas d'un tube llR), à l'aide d'un mélange d'au moins deux matériaux luminophores qui se différencient à la fois par leur rémanence et par la plage de fréquence de leurs émissions spectrales et d'autre part d'utiliser un détecteur d'image et un dispositif de transmission de lumière inséré entre l'écran luminescent et le détecteur d'image, ce dispositif de transmission de lumière comportant des moyens amovibles pour modifier de façon sélective en longueur d'onde la quantité de lumière produite par l'écran luminescent vers le détecteur d'image.
    Plus précisément l'invention propose un dispositif générateur d'image tel que revendiqué dans la revendication 1.
    Dans cette configuration, le rayonnement émis par l'écran luminescent, en chacun de ses points correspondant à une surface élémentaire d'image, est composé par l'addition de rayonnements de composition spectrale et de rémanence différentes, le nombre des rayonnements différents étant le même que le nombre des matériaux luminophores différents.
    Dans ces conditions, les différents luminophores étant soumis à un même rayonnement d'excitation, ils émettent en réponse des lumières correspondant à des bandes spectrales ou "couleurs" différentes contenant chacune une même image, "chaque couleur" correspondant à une rémanence différente. Si l'on prend soin de choisir les différents spectres d'émission de manière à ce qu'ils ne se superposent pas significativement, il devient alors possible d'observer une image ayant la rémanence choisie en sélectionnant la couleur à laquelle elle correspond, à l'aide d'un filtre optique.
    Le rayonnement d'excitation est constitué par tous rayonnements susceptibles d'engendrer le phénomène de luminescence avec des luminophores. Ce rayonnement d'excitation est formé d'électrons émis par une photocathode PhC dans le cas d'un tube IIR, et dans ce cas l'image produite par l'écran de sortie ES est reçue par un (ou plusieurs) détecteur d'images Mais l'invention peut s'appliquer aussi bien à d'autre cas, par exemple aux tubes à rayons cathodiques, (en abrégé "TRC") et dans ce cas les électrons sont produits par un canon à électrons et bombardent ou excitent un mélange de matériaux luminophores différents portés par l'écran de visualisation du TRC.
    L'invention concerne donc un dispositif générateur d'images comportant un écran luminescent soumis à un rayonnement d'excitation, caractérisé en ce que l'écran luminescent comporte un mélange d'au moins deux matériaux luminophores émettant avec des spectres d'émission différents et des rémanences différentes.
    L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés, parmi lesquels :
    • la figure 1, déjà décrite, monte de façon schématique un équipement d'imagerie médicale à rayons X utilisant un tube IIR classique pour produire une image visible ;
    • la figure 2 montre de manière schématique un équipement d'imagerie médicale utilisant un tube IIR conforme à l'invention.
    La figure 2 représente un tube IIR 10 réalisé de manière à produire des images conformément à l'invention. Le tube IIR 10 est utilisé dans un équipement d'imagerie médicale 11 comportant une source SX produisant un rayonnement X RX. D'une même manière que dans le cas expliqué en référence à la figure 2, le rayonnement X passe par un patient P à examiner, puis rencontre le tube IIR 10. Il traverse la fenêtre d'entrée FE du tube 10 puis rencontre l'écran d'entrée EE de ce dernier. Cet écran d'entrée est classique, et comme dans l'exemple de la figure 1, en réponse au rayonnement X, il produit des électrons (non représentés) qui sont accélérés par un dispositif d'électrodes DE vers la fenêtre de sortie FS du tube IIR. A proximité de la fenêtre de sortie FS, ces électrons sont focalisés sur un écran cathodoluminescent ou écran de sortie ES1 qui, sous l'effet du bombardement électronique, émet dans le visible.
    Suivant une caractéristique de l'invention, l'écran cathodoluminescent ES 1 est constitué à l'aide d'au moins deux matériaux luminescents A, B différents, de telle manière qu'en chacun des points de l'écran cathodoluminescent ES1 correspondant à une surface élémentaire d'image, existent les deux matériaux luminophores A, B différents. Sur la figure 2 les deux matériaux luminophores A, B sont représentés respectivement par des croix et des points.
    Les différents matériaux luminophores qui constituent l'écran cathodoluminescent ES1 sont choisis d'une part, pour émettre dans le visible avec des rémanences différentes, et d'autre part pour présenter des spectres d'émission différents, c'est-à-dire pour émettre à des longueurs d'onde différentes et donc à des couleurs différentes.
    Sous l'effet de l'excitation par les électrons issus de la photocathode PhC, l'écran cathodoluminescent ES1 produit simultanément plusieurs images monochromes de couleurs différentes (autant qu'il y a de matériaux luminophores différents pour constituer l'écran cathodoluminescent) qui reproduisent chacune l'image initialement formée sur la photocathode PhC.
    Dans ces conditions, chaque image monochrome présente une rémanence différente de celles présentées par les images monochromes d'une autre couleur. Les images produites par l'écran cathodoluminescent ES1 sont visibles à l'extérieur du tube IIR 10 au travers de la fenêtre de sortie FS, et il est alors facile de transmettre vers au moins un détecteur d'images (ou l'oeil d'un observateur) des images présentant la rémanence voulue, en favorisant la transmission de la lumière ayant la couleur correspondante, comme il est davantage expliqué dans une suite de la description.
    Comme dans l'exemple de la figure 1, un dispositif optique DO situé à l'extérieur du tube IIR 10 sur un axe longitudinal 5 de ce dernier, capte les images délivrées par l'écran cathodoluminescent ES1 et les transmet vers un détecteur d'images CT également disposé suivant l'axe longitudinal 5. Le détecteur d'images CT est relié à un dispositif de visualisation DV et à un dispositif d'acquisition et de traitement de signaux ATS, de manière à permettre un fonctionnement soit en mode fluoroscopie (radioscopie), soit en mode radiographie numérique. Le détecteur d'image CT est constitué par exemple par une caméra de prises de vues de télévision dont le capteur (non représenté) est du type CCD de telle sorte qu'elle n'ajoute pas de rémanence à celle de l'image reçue.
    Suivant une caractéristique de l'invention, un dispositif de transmission de la lumière TL agissant sur la transmission de lumière de façon sélective en fonction de sa longueur d'onde, est disposé entre la caméra CT et le dispositif optique DO, en vue de déterminer la rémanence des images reçues par cette caméra. A cette fin le dispositif de transmission TL comporte au moins un filtre optique Fo agissant dans la bande spectrale correspondant à l'une des couleurs émises par l'écran cathodoluminescent ES1. Un filtre optique Fo peut être par exemple soit du type filtre coloré, ayant la couleur du spectre à transmettre avec l'atténuation minimum, soit du type filtre interférentiel qui par rapport au précédent offre l'avantage de présenter des pentes de transition plus forte entre les parties du spectres transmises et non transmises.
    En supposant pour simplifier la description, que l'écran cathodoluminescent ES1 soit constitué à l'aide de seulement deux matériaux luminophores différents (ce qui peut constituer le mode de réalisation le plus courant), afin d'émettre avec simultanément deux rémanences différentes :
    • le premier matériau luminophore A peut être par exemple en Y2O3 : Eu (correspondant au phosphore P56 suivant la référence internationale "JEDEC"), émettant une lumière rouge centrée sur la longueur d'onde 0,620 micromètre, avec une rémanence ou persistance de l'ordre de 1 milliseconde, qui convient dans le cas de la radiographie numérique.
    • le second matériau luminophore B peut être par exemple en ZnSiO4 : Ce (correspondant au phosphore P39 suivant la référence internationale "JEDEC"), émettant une lumière verte centrée sur la longueur d'onde 0,550 micromètre, avec une rémanence de l'ordre de 60 millisecondes qui convient bien au cas de la radioscopie.
    Les matériaux luminophores A et B se présentent généralement au départ sous forme de poudre, de telle sorte que l'écran cathodoluminescent ES1 peut être réalisé par exemple en une couche d'une même manière que dans l'art antérieur, sauf que dans le cas de l'invention cette couche comprend les deux poudres préalablement mélangées de matériaux luminophores A et B. Bien entendu, il est possible aussi de superposer des couches différentes (non représentées) contenant chacune seulement l'un des matériaux luminophores A, B. Cette dernière forme de réalisation correspond elle aussi, au niveau de chaque surface élémentaire d'image, à un mélange des matériaux luminophores A, B.
    Les images monochromes rouge et verte étant émises simultanément, respectivement pour les luminophores A et B qui constituent l'écran cathodoluminescent, si un filtre optique Fo est interposé afin de laisser passer sélectivement l'un ou l'autre des rayonnements rouge ou vert, il est possible de ne transmettre que la lumière dont la rémanence est la mieux adaptée à l'utilisation du système radiologique vers la caméra de télévision CT.
    Sur ce principe on peut donc prévoir de réaliser l'écran cathodoluminescent à l'aide de deux ou trois ou plus matériaux luminophores différents, présentant des rémanences différences et des spectres d'émission différents, et de prévoir un même nombre de filtres optiques Fo correspondant chacun à l'un des spectres d'émission, afin de sélectionner la rémanence choisie.
    Mais particulièrement quand l'écran cathodoluminescent ES1 comporte seulement deux matériaux luminophores A, B différents émettant par exemple respectivement dans la rouge et le vert comme dans l'exemple de la figure 1, deux rémanences différentes peuvent être obtenues à l'aide d'un unique filtre optique Fo, suivant que ce dernier est interposé ou non.
    En effet, si l'on interpose un filtre optique Fo ne laissant pas passer le vert, la caméra CT reçoit uniquement le rouge dont la rémanence est négligeable. Ceci correspond au fonctionnement en mode radiographie numérique.
    Si aucun filtre optique n'est interposé, la caméra CT reçoit les deux images monochromes rouge et verte, l'image verte présentant une forte rémanence. Dans ces conditions, l'image globale (donnée par la superposition des images monochromes rouge et verte) peut être considérée par l'oeil comme étant à forte rémanence (présentant un faible bruit), si le pourcentage de lumière verte est suffisamment grand par rapport à celui de la lumière rouge. Ce cas correspond donc au fonctionnement en mode radioscopie.
    Une telle configuration où deux rémanences peuvent être sélectionnées successivement à l'aide d'un unique filtre optique Fo interposé ou non, peut être obtenue par exemple avec des matériaux luminophores A et B correspondant respectivement au type P56 et au type P39 comme précédemment mentionné, mélangés dans des proportions en poids d'environ 10 à 50 % pour le luminophore A et d'environ 50 à 90 % pour le luminophore B.
    En pratique, pour obtenir l'intensité de rayonnement maximum sur la caméra CT pour l'application nécessitant la sensibilité maximum, on pourra choisir un mélange de poudres luminescentes A, B de manière que la rémanence du mélange, en l'absence de tout filtrage optique, corresponde à la rémanence optimale pour cette application. Dans le cas de l'application en imagerie radiologique, on optimisera la rémanence du mélange pour la fluoroscopie qui nécessite la sensibilité maximum, du fait des faibles doses de rayonnement X mise en oeuvre.
    Il est à noter donc que le dosage de la proportion des matériaux luminophores A, B utilisés pour constituer l'écran cathodoluminescent ES1, permet d'obtenir à l'émission par ce dernier, toute valeur de rémanence (globale) souhaitée, comprise entre les valeurs propres chacun des constituants de cet écran ES1.
    Bien entendu le dosage des différents matériaux luminophores A, B doit tenir compte aussi du rendement lumineux propre à chacun de ces matériaux.
    D'autre part, en fonction de la caractéristique de transmission spectrale du filtre optique Fo, et des caractéristiques de rayonnement spectral de chacun des luminophores, il est possible d'obtenir toute valeur de rémanence souhaitée, comprise entre les valeurs de rémanence propres à chacun des matériaux luminophores A, B qui constituent l'écran cathodoluminescent ou écran de sortie ES1.
    En effet, comme déjà expliqué plus haut, si aucun filtre optique Fo n'est interposé, dans le cas de l'exemple présenté on obtient la rémanence maximum du fait que le maximum de lumière verte (à forte rémanence) atteint la caméra CT. En interposant un filtre optique Fo sélectif en longueur d'onde, n'agissant pas sur la lumière rouge; mais agissant sur la lumière verte de façon à en transmettre une quantité comprise entre le maximum et le minimum on modifie dans la lumière reçue par la caméra CT, le rapport de la lumière de forte rémanence à la lumière de faible rémanence, et on modifie donc la rémanence "globale" qui en résulte pour l'oeil.
    A cet effet, il suffit par exemple de disposer d'au moins un filtre optique Fo du type filtre coloré, coloré dans l'exemple à la couleur rouge, et dont l'épaisseur E est inférieure à l'épaisseur nécessaire à absorber totalement la lumière de l'autre couleur, à savoir dans l'exemple la lumière verte.
    Si l'on dispose de plusieurs tels filtres optiques agissent sensiblement dans une même gamme de longueurs d'onde, avec des pouvoirs d'atténuation semblables ou différents, on obtient un choix de valeurs de rémanences possibles dont le nombre est le même que celui des différentes valeurs d'atténuation susceptibles d'être obtenues par chacun des filtres optiques et pour les combinaisons de ces filtres.
    Un tel jeu de filtres optiques peut être constitué par exemple par des filtres séparés, éventuellement superposables pour ajouter leur atténuation, ou encore par exemple par un filtre coloré Fo dont l'épaisseur (et donc la transmission) varie, progressivement ou non. La figure 2 illustre une telle forme de réalisation en montrant un filtre optique Fo de type "filtre coloré", comportant plusieurs épaisseurs E, e1, e2 réalisées sous la forme de paliers : par exemple, l'épaisseur E est l'épaisseur maximum du filtre optique Fo, et elle permet d'atténuer au maximum la transmission de la lumière n'ayant pas la couleur du filtre ; il en résulte la rémanence la plus faible. D'autre part, les épaisseurs e1, e2 de plus en plus faibles par rapport à l'épaisseur maximum E représentent respectivement un premier et un second filtres optiques intermédiaires Fo1, Fo2 qui atténuent de moins en moins, et permettent d'obtenir deux valeurs différentes de rémanences, valeurs qui sont intermédiaires entre la valeur minimum et la valeur maximum qui elle est obtenue quand aucun filtre n'est interposé.
    Les modes de réalisation de l'invention indiqués dans cette description, sont donnés à titre d'exemple non limitatif. Par exemple, les valeurs des proportions des constituants indiqués, de même que la nature des luminophores employés ne sont donnés ici qu'à titre indicatif et ne limitent pas le domaine de l'invention. Un large choix de matériaux luminophores est utilisable, et les proportions doivent être optimisées dans chaque cas en fonction de ces matériaux, de la technologie de réalisation de l'écran de sortie du tube, des autres constituants de la chaíne d'image radiologique, et du résultat recherché.
    Il est à noter en outre que la description a été faite en référence à un dispositif d'imagerie radiologique, mais que l'invention peut être mise en oeuvre de manière avantageuse dans d'autres applications, notamment quand il est intéressant d'avoir la possibilité d'atténuer le bruit apparent dans une image résultant de la détection d'un faible nombre de photons, par exemple pour la télévision à bas niveau de lumière (télévision nocturne), ou encore l'imagerie neutronique ou de rayonnement gamma, ou de rayonnement ultraviolet ou infrarouge, etc...

    Claims (15)

    1. Dispositif générateur d'image comportant un écran luminescent (ES1) avec au moins deux matériaux luminophores (A, B) émettant de la lumière avec des spectres d'émission différents et des rémanences différentes, caractérisé en ce que, en vue de fonctionner successivement, dans des modes qui produisent des images résultant de la détection d'un rayonnement ayant des niveaux de fluctuation différents, il comporte au moins un détecteur d'image (CT) et un dispositif de transmission de lumière (TL) inséré entre l'écran luminescent (ES1) et le détecteur d'image (CT),
         le dispositif de transmission de lumière (TL) comportant des moyens amovibles, (Fo, Fo1, Fo2) pour modifier de façon sélective en longueur d'onde la quantité de lumière produite par l'écran luminescent (ES1) vers le détecteur d'image (CT) de manière à sélectionner la rémanence la plus appropriée au niveau de fluctuation du rayonnement détecté.
    2. Dispositif générateur d'image suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour modifier la quantité de lumière transmise comportent au moins un filtre optique (Fo, Fo1, Fo2) du type d'une part agissant peu sur la transmission de la lumière dans une gamme de longueur d'onde correspondant à une première couleur d'une lumière produite par l'un des matériaux luminophores appelé premier luminophore (A), et d'autre part réduisant la quantité transmise en lumière d'une seconde couleur produite par un autre matériau luminophore (B) appelé second luminophore.
    3. Dispositif générateur d'image suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le filtre (Fo, Fo1, Fo2) réduit la transmission de la lumière ayant la seconde couleur au point de pratiquement la supprimer.
    4. Dispositif générateur d'image suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le filtre optique (Fo) réduit la transmission de lumière ayant la seconde couleur jusqu'à une valeur intermédiaire entre la transmission maximum de cette lumière et sa suppression.
    5. Dispositif générateur d'image suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux filtres optiques (Fo, Fo1, Fo2) agissant sur la transmission de la lumière produite par le second luminophore (B).
    6. Dispositif générateur d'image suivant l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que au moins un filtre optique (Fo, Fo1, Fo2) est du type filtre coloré à la couleur à transmettre avec le minimum d'atténuation.
    7. Dispositif générateur d'image suivant la revendication 6, caractérisé en ce que au moins un filtre optique (Fo) comporte au moins deux épaisseurs (E, e1, e2) correspondant à des atténuations différentes de la lumière.
    8. Dispositif générateur d'image suivant l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que au moins un filtre optique (Fo) est du type filtre interférentiel.
    9. Dispositif générateur d'image suivant l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que la lumière produite par le second luminophore (B) a une rémanence plus grande que celle produite par le premier luminophore (A).
    10. Dispositif générateur d'image suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la quantité de lumière produite par le second luminophore (B) est différente de celle produite par le premier luminophore (A).
    11. Dispositif générateur d'image suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la quantité de lumière produite par le second luminophore (B) est plus grande que celle produite par le premier luminophore (A).
    12. Dispositif générateur d'image suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la rémanence de la lumière produite par au moins un des deux matériaux luminophores (A, B) est plus grande que 10 millisecondes.
    13. Dispositif générateur d'image suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le détecteur d'images (CT) est une caméra de prise de vue de télévision.
    14. Dispositif générateur d'image suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'écran luminescent (ES1) constitue l'écran cathodoluminescent ou écran de sortie d'un tube intensificateur d'images radiologiques.
    15. Dispositif générateur d'image suivant l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'écran luminescent (ES1) constitue l'écran cathodoluminescent d'un tube à rayons cathodiques.
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