FR2610735A1 - Self-adapting optical dynamic compensator and its use in an optical radiological-imaging system - Google Patents

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FR2610735A1 FR8701477A FR8701477A FR2610735A1 FR 2610735 A1 FR2610735 A1 FR 2610735A1 FR 8701477 A FR8701477 A FR 8701477A FR 8701477 A FR8701477 A FR 8701477A FR 2610735 A1 FR2610735 A1 FR 2610735A1
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optical
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FR8701477A
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Inventor
Jean-Luc Ayral
Eric Costard
Bruno Mourey
Francois Micheron
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Thales SA
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Thales SA
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Abstract

The compensator comprises a plate 1 of a photoconductive material and a plate 2 of a single-crystal photoconductive material. The two plates are sandwiched between two electrodes 5, 6. The assembly is placed between crossed optical polariser 3 and analyser 4. Application: radiology. <IMAGE>

Description

Compensateur de dynamique optique autoadaptatif Dynamic self-adaptive optical compensator
et son utilisation dans une chaîne optique and its use in an optical chain
d'imagerie radiologique Radiological imaging
La présente invention concerne un compensateur de dynamique optique autoadaptatif et son utilisation dans une chaîne optique dtimagerie radiologique. The present invention relates to an optical self-adaptive dynamic compensator and its use in an optical chain radiological dtimagerie.

Dans les chaînes d'imagerie radiologiques utilisant des amplificateurs de luminance, la visualisation des détails de faibles niveaux lumineux est rendue difficile lorsque les objets à examiner présentent de très grands contrastes, ceci étant dû notamment au bruit électronique de la caméra d'acquisition de l'image. In radiological imaging channels using image intensifiers, viewing details of low light levels is complicated when objects have to consider very large contrasts, this being due in particular to the electronic noise of the camera acquisition of 'picture.

Or, les dispositifs actuellement employés dans la chaîne d'acquisition pour réduire le contraste interne des images sont lourds à mettre en oeuvre, car ils nécessitent une action sur l'objet ou sur le faisceau de rayons X. However, currently used devices in the acquisition chain to reduce the internal contrast of the images are cumbersome to implement because they require an action on the object or the X-ray beam

Le problème à résoudre est comparable à celui rencontré dans l'enregistrement sur bande magnétique de signaux analogiques audiofréquence où la limite de dynamique provient principalement de la bande magnétique et pour lequel plusieurs procédés de compression à l'enregistrement et d'expansion à la lecture sont connus. The problem to be solved is similar to that encountered in the tape recording analog audio signals where the dynamic limit is mainly of the magnetic tape and for which several compression methods for recording and reading are expansion known. Une distinction est souvent faite dans ces procédés selon que ceux-ci portent sur l'ensemble du spectre audiofréquence ou sur des parties seulement du spectre, ces derniers étant traitées séparément pour être ensuite recombinés.Dans le premier cas, par exemple, le procédé connu sous la désignation DBX effectue une compression de la forme A distinction is often made in these processes depending on whether they relate to the entire audio spectrum or only parts of the spectrum, the latter being processed separately and then be recombinés.Dans the first case, for example, the known method under the designation DBX performs compression of the form

Figure img00010001

et une expansion de la forme Ue = Uc2, et dans le deuxième cas, par exemple, un autre procédé connu sous la désignation DOLBY effectue une compression en Uc = U# et une expansion en Ue = Uc1/&alpha;. and an expansion of the form Ue = Uc2, and in the second case, for example, another method known under the designation DOLBY performs compression in Uc = U # and an expanding Ue = Uc1 / & alpha ;.

Dans le cas dtune chaîne d'image, il suffit de définir le compresseur de dynamique optique à placer devant le capteur d'images, puisque l'expansion peut être effectuée dans la chaîne de restitution par un circuit électronique de linéarisation, a condition que soit connue la loi de compression. In the case dtune image string, it suffices to define the optical dynamic compressor placed in front of the image sensor, since the expansion can be performed in the return string with an electronic circuit for linearization, provided that either known compression law. En travaillant par analogie avec les procédés audiofréquences rappelés précédemment, la compression optique peut porter soit sur l'ensemble du spectre des fréquences spatiales de l'image (type Working by analogy with the processes audio recalled previously, the optical compression can concern either the whole spectrum of the spatial frequencies of the image (type
DBX), ou seulement sur les fréquences basses, ce qui revient à augmenter relativement le niveau de haute fréquence (type DBX), or only at low frequencies, which is to increase the relatively high frequency level (type
DOLBY). DOLBY). Dans ce dernier cas, le compresseur de dynamique assure la fonction connue de masque flou autoadaptatif; In the latter case, the dynamic compressor ensures the known function of self-adaptive unsharp mask; à la limite, il se comporte comme un différentiateur d'image, fonctionnant en parallèle et en temps réel. in the limit, it behaves like an image differentiator, operating in parallel and in real time.

Lorsqu'il s'agit d'images animées, ou d'images apparaissant lors d'impulsions d'illumination, l'un des problèmes à résoudre est celui de la réponse temporelle du compresseur ; In the case of moving images or images appearing during illumination pulses, one of the problems to be solved is that of the temporal response of the compressor; en effet, comme dans le domaine audio, les artefacts ou les distorsions sur l'image linéarisée peuvent être engendrés dans le produit de convolution de la fonction de transfert spatiotemporel du compresseur par le contenu spatiotemporel de l'image, en particulier lorsque la réponse présente des oscillations amorties, plus connues dans la littérature anglo-saxonne sous la désignation "Overshoot". indeed, as in the audio field, artifacts or distortions of the linearized picture can be generated in the convolution of the space-time transfer function of the compressor by the spatio-temporal content of the image, especially when this response damped oscillations, best known in the English literature under the designation "Overshoot".

Egalement, le temps de réponse doit être négligeable devant le temps d'existence de la zone à corriger, sous peine d'une correction insuffisante, et le temps de remise à zéro doit l'être aussi, sous peine d'une altération de l'image suivante. Also, the response time should be negligible compared to the time of existence of the correction area, under penalty of insufficient correction and reset time should be too, otherwise an alteration of next image.

On peut noter cependant, que si le temps de retour à l'état initial est particulièrement long, c'est-à-dire que l'image de compensation a été mémorisée, il devient possible de procéder à la compensation d'images successives ayant une partie de leur contenu en commun, c'est-à-dire de faire ressortir les différences entre images. It may be noted however, that if the time to return to the initial state is particularly long, that is to say that the image compensation has been stored, it becomes possible to make compensation of successive images having some of their content in common, that is to say, to highlight the differences between images. A la limite un tel compensateur, portant sur la totalité du spectre des fréquences spatiales, et doué de mémoire, doit pouvoir être utilisé pour la soustraction d'images, en parallèle et en temps réel. In extreme cases such a compensator, covering the entire spectrum of spatial frequencies, and endowed with memory, must be used for image subtraction, in parallel and in real time.

Le but de l'invention est de proposer des solutions au problème posé. The object of the invention is to propose solutions to the problem.

A cet effet, l'invention a pour objet, un compensateur de dynamique optique autoadaptatif d'une image transmise par un faisceau de radiation, caractérisé en ce qu'il comprend un corps transmetteur de lumière constitué en un matériau électrooptique photoconducteur pris en sandwich entre deux électrodes transparentes de polarisation. To this end, the invention relates to a dynamic optical compensator self-adapting an image transmitted by a radiation beam, characterized in that it comprises a light transmitting body constituted by a photoconductive electrooptical material sandwiched between two transparent electrodes polarization.

L'invention a également pour objet une utilisation du compensateur dans une chaîne optique d'image radiologique. The invention also relates to a use of the compensator in an optical channel X-ray image.

Le compensateur optique selon l'invention a pour avantage qu'il permet aussi bien des compressions de dynamique que des expansions c'est-à-dire aussi bien des atténuations que des réhaussements des contrastes, ' de façon entièrement autoadaptative, c'est-à-dire sans action d'autres moyens de commande extérieurs que celui provoqué par l'impact des photons sur le matériau électrooptique photoconducteur. The optical compensator according to the invention has the advantage that allows both dynamic cuts that expansions that is to say both attenuations that elevations contrast, 'so fully self-adaptive, that is i.e. no action other external control means than that caused by the impact of the photons on the photoconductive electrooptical material. On obtient ainsi des temps de réponse extrêmement courts inférieurs à 40 millisecondes ce qui est très suffisant pour apporter des corrections efficaces sur l'image. extremely short response times below are thus obtained at 40 milliseconds which is quite enough to make effective corrections in the image.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront ci-après à l'aide de là description qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent: Other features and advantages of the invention will emerge below using there following description with reference to the accompanying drawings which show:
la figure 1 une courbe pour illustrer le principe de compensation mise en oeuvre par l'invention Figure 1 a graph illustrating the compensation principle implemented by the invention
la figure 2 un schéma pour illustrer le principe d'un compensateur optique selon rinvention Figure 2 a diagram for illustrating the principle of an optical compensator according rinvention
la figure 3, un graphe schématisant les différentes étapes du processus de compensation selon l'invention Figure 3 is a graph showing diagrammatically the different steps of the compensation process according to the invention
la figure 4, une courbe d'une transmission d'un compensateur optique selon l'invention Figure 4, a curve of a transmission of an optical compensator according to the invention
la figure 5, un premier exemple de réalisation d'un compensateur optique selon l'invention Figure 5, a first embodiment of an optical compensator according to the invention
la figure 6 un montage polarimétrique réalisé avec un compensateur optique du type de la figure 5 Figure 6 a polarimetric montage with an optical compensator of the type of Figure 5
les figures 7, 8A et 8B des deuxième, troisième et quatrième structures différentes de compensateurs optiques selon l'invention Figures 7, 8A and 8B the second, third and fourth different structures of optical compensators according to the invention
la figure 9, une courbe de transmission d'un cristal liquide utilisé comme matériau éleotrooptique Figure 9, a transmission curve of a liquid crystal material used as éleotrooptique
la figure 10, une courbe de transmission du dispositif de la figure 8 en fonction de la tension Figure 10, a transmission curve of the Figure 8 device according to the voltage
les figures 11 et 12 deux schémas de réalisation de chaînes optiques d'imagerie radiologique comportant chacune un compensateur optique selon l'invention Figures 11 and 12 two optical channels circuit diagrams radiological imaging each having an optical compensator according to the invention
Le principe selon l'invention consiste à créer, en chaque point d'une image radiologique à compenser, une densité optique variable fonction de l'éclairement de chacun des points.Comme les traitements numériques d'images en radiologie sont effectués en unités logarithmiques, la courbe de transfert représentant l'intensité transmise It en fonction de l'intensité incidente I. The principle of the invention is to create, in each of a radiological image to be compensated, an optical density may vary depending on the illuminance of each of points.Comme digital processing of X-ray images are made in logarithmic units, the transfer curve representing the transmitted intensity It according to the incident intensity I.

&gamma; &gamma; est exprimée suivant une loi de la forme It = Ii, où &gamma; is expressed according to a law of the form It = Ii, where & gamma; est East
i, compris entre 0,5 et 0,8 par exemple. i between 0.5 and 0.8 for example. Une représentation correspondante en coordonnées logarithmiques est donnée à la figure 1 qui montre deux courbes A et B obtenues pour deux coefficients g < différents. A corresponding representation in logarithmic coordinates is given in Figure 1 which shows two curves A and B obtained for two g <different coefficients. Ce résultat est obtenu, selon l'invention, en accolant une plaque d'un matériau photoconducteur 1 à une plaque d'un matériau électrooptique 2 de la façon représentée à la figure 2 ou encore, en utilisant un matériau possédant les deux effets combinés ctest-à-dire, possédant l'effet photoréfractif. This is achieved according to the invention, by attaching a plate of a photoconductive material 1 to a plate of an electrooptical material 2 in the manner shown in Figure 2 or alternatively using a material having both combined effects ctest -to say, with the photorefractive effect. Cette structure est utilisée entre un polariseur 3 et un analyseur 4 pour constituer un montage polarimétrique. This structure is used between a polarizer 3 and analyzer 4 to constitute a polarimetric assembly. La structure composée des deux matériaux 1 et 2 est polarisée électriquement par une tension alternative ou éventuellement continue et de telle manière que le champ électrique obtenu soit colinéaire à l'axe optique X'X du système, cet axe étant lui-meme perpendiculaire aux plans des deux plaques 1 et 2. The structure composed of both materials 1 and 2 is electrically biased by an AC or DC voltage and optionally such that the resulting electric field is colinear to the optical axis X'X of the system, this axis being itself perpendicular to the planes the two plates 1 and 2.

Sur la figure 2, par exemple, les faces extérieures non communes aux deux plaques 1 et 2 sont recouvertes par des électrodes transparentes 5 et 6 entre lesquelles est appliqué un champ électrique E produit par un générateur de tension 7. In Figure 2, for example, the outer surfaces not common to the two plates 1 and 2 are covered with the transparent electrodes 5 and 6 between which is applied an electric field E produced by a 7-voltage generator.

Dans ces conditions le champ électrique T est parallèle à l'axe optique XX' du dispositif et chaque photon, d'énergie ho passant à travers de l'électrode 5 parallèlement l'axe optique In these conditions the electric field T is parallel to the optical axis XX 'of the device and each photon, ho of energy passing through the optical axis 5 parallel electrode
XX', donne naissance à des charges électriques se déplaçant sur l'action du champ E dans la direction optique XX'. XX 'gives rise to electric charges moving on the action of the optical field E in the direction XX'. Dans l'expression précédente h est la constante de Planck et 8 la fréquence de rayonnement. In the previous term h is Planck's constant and 8 the radiation frequency. La distribution spatiale de l'intensité lumineuse de l'image à compenser entraîne une répartition non uniforme des potentiels électriques sur le matériau électrooptique 2 qui voit ses propriétés de transmission variées localement.La loi de transmission dépend naturellement des caractéristiques du matériau photoconducteur et de la réponse en transmission du matériau électrooptique 2 en fonction de la tension électrique appliquée sur les électrodes 5 et 6. Des courbes correspondantes sont représentées aux figures 3 et 4. The spatial distribution of the light intensity of the image to compensate causes a non-uniform distribution of electrical potential on the electro-optical material 2 which sees its various transmission properties localement.La transmission law naturally depends on the photoconductive material characteristics and transmission response of the electrooptical material 2 as a function of the voltage applied to the electrodes 5 and 6. corresponding curves are shown in figures 3 and 4.

Suivant le diagramme à 4 quadrants de la figure 3, le premier quadrant représente les caractéristiques de photoconductivité 6 = f(i) du matériau choisi supposé linéaire sur le schéma. According to diagram 4 quadrants of Figure 3, the first quadrant represents the photoconductivity characteristics 6 = f (i) assumed to be linear material selected in the diagram. Le second quadrant donne le report de la tension Vco pour le matériau électrooptique en fonction de la résistivité & du matériau photoconducteur, ou plus généralement de ses caractéristiques électriques. The second quadrant gives the postponement of the Voc voltage for the electro-optical material according to the resistivity & the photoconductive material, or more generally of its electrical characteristics. Le troisième quadrant donne la variation de la transmission T co du montage polarimétrique en fonction de la tension électrique VCO développée entre les faces parallèles du matériau électrooptique 2. The third quadrant shows the variation of the transmission T co polarimetric assembly according to the VCO voltage developed between the parallel faces of the electro-optical material 2.

Enfin, la loi de transmission ot = Tco x ça est représentée à la figure 4. Finally, the law transmission ot = x Tco that is shown in Figure 4.

Une première variante de réalisation d'un compensateur selon l'invention est représentée à la figure 5. Dans cet exemple, le compensateur est réalisé avec une structure PROM qui est l'abréviation du terme anglo-saxon (Pockels Read out A first alternative embodiment of a compensator according to the invention is shown in Figure 5. In this example, the compensator is formed with a PROM structure which is the abbreviation of the English term (Pockels Read out
Optical Memory), cette structure est composée par une plaquette 8 de matériaux monocristallins, du type de ceux appartenant à la famille Bil2 X 020 où X = Si, Ge ou Ti ou encore un cristal Optical Memory), this structure is composed by a plate 8 of single crystal materials, such as those belonging to the family Bil2 X 020 where X = Si, Ge or Ti or a crystal
= '1 liquide convenablement orientée et placée entre deux électrodes bloquantes 9 et 10 constituées par de l'oxyde d'étain et d'indium (ITO) séparées de la plaquette monocristalline 8 par deux couches minces isolantes 11 et 12 respectivement.Pour fonctionner correctement, l'ensemble est placé comme représenté à la figure 6 entre un polariseur 13 et un analyseur 14 croisés et polarisés par une tension continue VO inférieure ou égale à une tension demi-onde du monocristal égale par exemple, si le matériau est du Bil2 Si 020, à VflT = 3,9 Kvolts. = Liquid 1 properly oriented and positioned between two blocking electrodes 9 and 10 consisting of tin and indium oxide (ITO) separated from the single crystal wafer 8 by two thin insulating layers 11 and 12 function correctly respectivement.Pour , the assembly is placed as shown in Figure 6 between a polarizer 13 and an analyzer 14 crossed and biased by a DC voltage VO lower than or equal to a half-wave voltage of the crystal equal, for example, if the material is Bil2 If 020, to VflT = 3.9 Kvolts. Ce dispositif utilise à la fois les propriétés photoconductrices et électrooptiques du monocristal. This device uses both electro and photoconductive properties of the single crystal.

Le processus de compensation se déroule en deux étapes. The clearing process is in two stages.

Sous l'effet de l'éclairement la tension aux bornes du monocristal décroît car celui-ci est photoconducteur. Under the effect of the lighting the voltage across the crystal decreases because it is photoconductive.

Comme on peut considérer que la loi de variation de la conductivité en fonction de l'intensité lumineuse I est de la forme As we can consider that the law of variation of the conductivity as a function of the light intensity I is of the form
6 = o+ BI (1), on obtient pour des temps d'exposition très supérieurs au temps de vie des photoporteurs générés dans le monocristal, une loi de décroissance temporelle de la tension aux bornes du monocristal qui vérifie une relation de la forme 6 = o + IB (1) is obtained for much higher exposure time to the life time of photocarriers generated in the single crystal, a law of time decay of the voltage across the single crystal which satisfies a relation of the form

Figure img00060001

dans laquelle # o et # r représentent les permittivités diélectiques dans le vide et dans le monocristal et, simultanément une loi de variation de la transmission du montage électrooptique qui s'exprime alors suivant une relation de la forme wherein # o # r represent diélectiques permittivity in vacuum and in the single crystal and simultaneously a law of variation of the transmission of the electro-assembly which is then expressed according to a relation of the form
Figure img00060002

La relation (3) est vraie pour un cristal orienté (100) pour une lumière incidente polarisée à 450 des axes principaux et pour des polariseurs et analyseurs 13 et 14 croisés. The relationship (3) is true for an oriented crystal (100) for a polarized incident light 450 and the main axes for the polarizers and analyzers 13 and 14 cross.

Ainsi pour un instant to compris entre 0 et to (temps d'exposition) la transmission du dispositif s'obtient en combinant les relations (2) et (3), ce qui donne la relation So for a time t from 0 to (exposure time) transmission device is obtained by combining equations (2) and (3), which gives the relationship

Figure img00070001

La loi de compensation obtenue définie par la relation (4) est strictement décroissante avec I. Elle a cependant l'inconvénient de rendre le phénomène de compensation transitoire, puisque celui-ci dépend du temps d'exposition t et de nécessiter une acquisition d'image très rapide. The resulting defined by the relationship compensation law (4) is strictly decreasing with I. However, it has the disadvantage of making the phenomenon of transitional compensation, since it depends on the exposure time t and require acquisition rapid image.

Un autre mode de réalisation de 11 invention est représenté à la figure 7. Il associe un cristal photoconducteur 15 à un cristal éléctrooptique 16 de niobate de lithium polarisés entre deux électrodes 17 et 18. Dans ce cas les deux fonctions de photoconduction et d effet électrooptique du niobate de lithium sont séparées. Another embodiment of invention 11 is shown in Figure 7. It combines a photoconductive crystal 15 to a lithium niobate electro-optical crystal 16 polarized between two electrodes 17 and 18. In this case the two functions of photoconductive electrooptical effect lithium niobate are separated. Pour posséder un effet électrooptique à tension demi-onde la plus faible possible (2,5 à 3 KVolts)la grande face du cristal de niobate de lithium est orientée à 550 de l'axe Z dans le quadrant -Y + Z, mais le phénomène de biréfringence naturelle qui est obtenu doit être compensé. To possess an electrooptical effect to the lower half-wave voltage as possible (2.5 to 3 KVolts) the large face of the lithium niobate crystal is oriented at 550 to the Z axis in the -Y + Z quadrant, but the natural birefringence phenomenon which is obtained must be compensated. Dans une autre variante, on pourra substituer au niobate de lithium un cristal de KDP. In another variant, it is possible to replace the lithium niobate crystal of KDP.

Enfin, suivant un troisième mode de réalisation possible de l'invention le principe de la compensation peut être également mis en oeuvre en utilisant comme dispositif électrooptique une valve à cristaux liquides. Finally, according to a third possible embodiment of the invention the principle of compensation can also be implemented using electro-optical device as a liquid crystal valve. Un dispositif correspondant mettant en oeuvre un photoconducteur monocristallin est représenté à la figure 8A. An arrangement employing a single crystal photoconductor is shown in Figure 8A. Il est constitué par un cristal liquide 19 enfermé dans une enceinte étanche par deux couches d'accrochage parallèles 20 et 21 espacées entre elles par deux cales d'épaisseur 22 et 23. La couche 20 est recouverte sur sa partie extérieure à l'enceinte par une couche photoconductrice 24 en matériau monocristalin photoconducteur et la plaque 21 est recouverte sur sa face extérieure à l'enceinte par une électrode transparente 25.Une électrode 26 est également déposée sur la surface extérieure de la couche photoconductrice 24 parallèle à la surface de la couche 24 en contact avec la couche d'accrochage 20. Egalement une plaque de verre 27 recouvre l'électrode 25. L'ensemble est maintenu à l'intérieur d'une couronne ou d'un cadre 28. Les électrodes 25 et 26 sont polarisées par une tension alternative pour éviter la dégradation du cristal liquide 17 par électrolyse. It is constituted by a liquid crystal 19 enclosed in a tight enclosure by two parallel bond layers 20 and 21 spaced apart by two shims 22 and 23. The layer 20 is covered on its outer part to the enclosure by a photoconductive layer 24 of photoconductive material and the single crystal plate 21 is covered on its outer face to the enclosure by a transparent electrode 25.A electrode 26 is also deposited on the outer surface of the photoconductive layer 24 parallel to the surface of the layer 24 in contact with the bonding layer 20. Also a glass plate 27 covers the electrode 25. the assembly is held within a ring or frame 28. the electrodes 25 and 26 are polarized by an alternating voltage to prevent degradation of the liquid crystal 17 by electrolysis. Selon une autre variante de réalisation qui est représentée à la figure 8B, où les mêmes éléments que ceux de la figure 8A sont représentés avec les mêmes références, l'élément photoconducteur 24 est réalisé en couche mince et l'électrode 20 qui le recouvre est elle-même recouverte par un substrat de verre 29.Dans les deux représentations des figures 8A et 8B le cristal liquide 19, dont l'épaisseur n'excède pas une dizaine de microns constitue l'élément électrooFtique. According to another embodiment which is shown in Figure 8B, where the same elements as those of Figure 8A are represented with the same references, the photoconductive element 24 is made in a thin layer and the electrode 20 covering the is itself covered by a glass substrate 29.Dans both representations of figures 8A and 8B the liquid crystal 19, the thickness does not exceed about ten microns constitutes électrooFtique element. Il est constitué éventuellement par un cristal liquide fonctionnant, soit en mode nématique en hélice ou twisté, soit en biréfringence électriquement contrôlé, soit par un cristal liquide dicroique . It may be constituted by a liquid crystal operating, either nematic mode helix or twisted or electrically controlled birefringence, or through a Dichroic liquid crystal. Dans le mode de fonctionnement en nématique en hélice ou twisté les deux directions d'alignement des molécules sur les substrats en regard sont perpendiculaires. In the operating mode twisted nematic or twisted the two alignment directions of molecules on the facing substrates are perpendicular. La structure moléculaire est un quart d'hélice avec un pas P = 4. e où e est l'épaisseur du cristal liquide. The molecular structure is a quarter of an helix with a pitch P = 4. e where e is the thickness of the liquid crystal. Cette structure hélicoïdale fait tourner de 900 la direction de polarisation d'une lumière incidente polarisée rectilignement parallèlement aux deux directions d'alignement des molécules à conditions cependant que la relation This helical structure rotated 900 the direction of polarization of an incident light linearly polarized parallel to the two alignment directions of the molecules in terms however that the relationship
On.P We p
,A > > 1 (5) soit satisfaite. , A>> 1 (5) is satisfied. Dans la relation (5) A n désigne la biréfringence du cristal liquide et  la longueur d'onde de la lumière. In relation (5) n is the birefringence of the liquid crystal and the light wavelength. Sous tension, le cristal liquide utilisé a . On, the liquid crystal used has. une anisotropie diélectrique positive et les molécules s'orientent parallèlement au champ électrique ce qui détruit la structure hélicoidale. a positive dielectric anisotropy and the molecules to orient themselves parallel to the electric field which destroys the helical structure. L'axe optique du cristal liquide s'oriente alors parallèlement au champ électrique et la polarisation de la lumière n'est pas modifiée par la traversée du cristal liquide polarisée par un champ électrique.Dans ce cas, en plaçant la valve entre polariseur et analyseur parallèles respectivement aux deux directions d'alignement des molécules, la lumière est transmise lorsque la tension sur le cristal liquide est inférieure à une tension de seuil VS en dessous de laquelle aucun effet de variation de la transmission est observable, c'est-à-dire quand l'intensité lumineuse est faible. The optical axis of liquid crystal is then oriented parallel to the electric field and the polarization of light is not changed by passing through the liquid crystal polarized by a field électrique.Dans this case, by placing the valve between polarizer and analyzer respectively parallel to the two directions of alignment of the molecules, the light is transmitted when the voltage on the liquid crystal is lower than a threshold voltage VS below which no transmission variation effect is observable, that is, ie when the light intensity is low. Elle absorbe par contre la lumière lorsque la tension devient supérieure au seuil de tension VS. It absorbs through against the light when the voltage exceeds the threshold voltage VS. On obtient alors dans ces conditions des courbes de transmission du cristal liquide qui ont les formes représentée à la figure 9. Dans la pratique, il faudra tenir compte dans certain cas de l'important pouvoir rotatoire du photoconducteur 24 pour l'orientation du polariseur ceci notamment lorsque le photoconducteur aura la structure d'un cristal de type BSO.Comme le, pouvoir rotatoire dépend fortement de la longueur d'onde et que le spectre lumineux a un spectre large, le taux d'extinction du système sera fortement affecté, mais ceci pourra èfficaùement être compensé par le choix des polariseurs. then obtained under these conditions of the liquid crystal transmission curves which forms shown in Figure 9. In practice, account must be taken in some cases to the large optical rotation photoconductor 24 to the orientation of the polarizer this particularly when the photoconductor has the structure of a BSO.Comme the type of crystal, rotatory power strongly depends on the wavelength and the spectrum has a broad spectrum, the extinction ratio of the system will be greatly affected, but èfficaùement this may be offset by the choice of polarizers. En particulier pour le réglage du dispositif on pourra rechercher, à polarisation nulle, ltextinction à l'aide du polariseur et de l'analyseur, puis la transmission maximale en tournant l'analyseur à 900. In particular for the adjustment of the device can be sought, at zero bias, extinguishment using the polarizer and the analyzer, then the maximum transmission by rotating the analyzer 900.

Dans le mode de fonctionnement à biréfringence électriqùement contrôlé, la cellule à cristal liquide est optiquement équivalente à une lame eristaline à face parallèle, dont une ligne neutre est la projection sur la face d'entrée de la cellule de la direction d'alignement des molécules. In the mode of operation electrically controlled birefringence, the liquid crystal cell is optically equivalent to a blade eristaline parallel face, including a neutral line is the projection on the inlet face of the cell the alignment direction of the molecules . Dans ce cas polariseur et analyseur sont croisés et orientés à 450 des lignes neutres du cristal liquide et l'intensité lumineuse transmise It suit une loi de la forme In this case the polarizer and analyzer are crossed and oriented at 450 the neutral lines of the liquid crystal and the transmitted light intensity It follows a law of the form

Figure img00100001

où Ii est l'intensité lumineuse incidente ; where Ii is the incident light intensity; 6 (V) le retard optique induit par l'épaisseur du cristal liquide, ce retard étant fonction de la tension appliquée aux bornes du cristal. 6 (V) optical delay induced by the thickness of the liquid crystal, this delay being a function of the voltage applied across the crystal.

Comme dans le cas du mode de fonctionnement avec un cristal liquide nématique en hélice, la transmission dépend de l'angle selon lequel arrive le flux incident. As in the case of operation with a nematic liquid crystal in a helix, the transmission depends on the angle at which the incident flux arrives. Pour obtenir un effet le plus homogène possible sur la surface éclairée, il est nécessaire d'utiliser des optiques de projection de grande ouverture numérique. To obtain the most homogeneous possible effect on the illuminated surface, it is necessary to use high numerical aperture projection optics. La courbe de transmission de la valve en fonction de la tension aux bornes du cristal liquide suit dans ce cas les courbes typiques des lames cristallines possédant l'effet électrooptique du type de celles qui sont représentées à la figure 10. Ces courbes possèdent un certain nombre de maximum et de minimum correspondant aux valeurs du retard optique multiple de /2. The transmission curve of the valve as a function of the voltage across the liquid crystal in this case follows the typical curves crystalline blades having the electrooptic effect of the type of those shown in Figure 10. These curves have a number maximum and minimum values ​​corresponding to the multiple optical retardation of / 2. On peut constater que les pentes des deux parties décroissantes des courbes ne sont pas les mêmes. It can be seen that the slopes of the two parts of decreasing curves are not the same.

De ce fait, il est possible de choisir le point de fonctionnement par la tension appliquée pour modifier la compensation. Therefore, it is possible to choose the operating point by the voltage applied to change the compensation. Le réglage optique est obtenu en recherchant l'extinction de la transmission à tension nulle. The optical adjustment is obtained by seeking the extinction of transmission at zero voltage. Dans ce cas, polariseur et analyseur sont croisés et parallèles à une ligne neutre du système électrooptique. In this case, polarizer and analyzer are crossed and parallel to a neutral line of the electrooptical system. Pour obtenir le dispositif dans sa configuration d'utilisation il suffit de tourner polariseur et analyseur de 450 dans-le même sens. For the device in its operating configuration just turn polarizer and analyzer-450 in the same direction.

Dans le cas où le cristal liquide utilisé est un cristal liquide dieroïque on obtient un fonctionnement en absorption de lumière et non en effet électrooptique de sorte que la présence d'éléments polarisants (polariseur et analyseur n'est plus nécessaire. In the case where the liquid crystal used is a liquid crystal dieroïque is obtained a light absorption in operation and not in electrooptical effect so that the presence of polarizers (polarizer and analyzer is no longer required.

En effet, si la tension sur le cristal liquide est nulle, la tranmission est maximale, c'est-à-dire que l'orientation des molécules est telle que l'absorption est minimale et lorsque la tension sur le cristal liquide augmente, les molécules du cristal liquide s'orientent. Indeed, if the voltage on the liquid crystal is zero, the tranmission is maximum, that is to say, the orientation of the molecules is such that the absorption is minimal and when the voltage on the liquid crystal increases, the liquid crystal molecules are oriented. de manière que l'obsorption de la lumière augmente. so that the obsorption light increases.

Une utilisation des compensateurs optique selon l'invention précédemment décrits dans une chaîne d'imagerie radiologique est représentée à la figure 11. Dans cette utilisation un compensateur 30 selon l'invention est placé entre la fenêtre de sortie 31 d'une intensificateur d'image radiologique 32 et un tube de prise de vue vidéo 33. Des optiques 34, 35 d'une part, et 36 d'autre part, assurent la collimation des images d'une part, sur le compensateur 30 et d'autre part, sur l'écran du tube de prise de vue 33. L'ensemble des optiques et le compensateur sont fixés rigidement à l'intérieur d'une enveloppe 37. One use of optical compensators according to the previously described in a radiological imaging chain invention is shown in Figure 11. In this use a compensator 30 according to the invention is placed between the exit window 31 of image intensifier X-ray 32 and a video shooting optical tube 33. 34, 35 on the one hand and 36 on the other hand, ensure the collimation images of a hand, the compensator 30 and, secondly, on the shooting screen 33. the tube set of optical and the compensator are rigidly attached inside a casing 37.

Cependant au lieu de faire travailler le compensateur 30 en transmission comme c'est le cas du mode d'utilisation représenté à la figure 11 on pourra envisager de le faire travailler en mode réflexion comme cela est représenté à la figure 12 où les éléments homologues à ceux de la figure 11 sont représentés avec les memes réféences. But instead of working the compensator 30 in transmission as is the case of the mode of use shown in Figure 11 may be considered to make it work in reflection mode as shown in Figure 12 where the elements in those of Figure 11 are shown with the same réféences. Dans cet exemple, le compensateur 30 n'est plus placé entre les optiques 35 et 36 mais entre l'optique 35 et du miroir 37, et une lame semi-transparente 38 est placée dans le chemin optique des rayons lumineux transmis par l'optique 34 pour assurer la collimation des images sur le miroir 37. La lame semi-transpatrente 38 est également placée entre les optiques 35 et 36 pour retransmettre par transparence les images réfléchies par le miroir 37 en direction de optique 36 et de la caméra 33. In this example, the compensator 30 is no longer positioned between the optical 35 and 36 but between the optic 35 and the mirror 37, and a semi-transparent plate 38 is placed in the optical path of light rays transmitted through the optical 34 to ensure the collimation of the images on the mirror 37. the semi-transpatrente blade 38 is also placed between the optical 35 and 36 retransmit transparency images reflected by the mirror 37 toward optic 36 and the camera 33.

Claims (11)

    REVENDICATION S CLAIM S
  1. 1. Compensateur de dynamique optique autoadaptatif d'une image transmise par un faisceau de radiation, caractérisé en ce qu'il comprend un corps transmetteur de lumière (1, 2 8 ; 15, 16 ; 19, 24) constitué en un matériau électrooptique photoconducteur pris en sandwich entre deux électrodes (5, 6 9, 10 ; 25, 26) transparentes de polarisation et placée entre un polarisateur. 1. Compensator dynamic optical self-adapting an image transmitted by a radiation beam, characterized in that it comprises a transmitter light body (1, 2, 8; 15, 16; 19, 24) made of a photoconductive electrooptical material sandwiched between two electrodes (5, 6 9, 10; 25, 26) transparent polarization and arranged between a polarizer.
  2. 2. Compensateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau électrooptique photoconducteur est un matériau monocristallin appartenant à la famille Bi12 . 2. A compensator according to Claim 1, characterized in that the photoconductive electrooptical material is a single crystal material belonging to the family Bi12. X. 020 Où Where X 020
    X = Si, G ou T If X = G or T
    ei ei
  3. 3. Compensateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps transmetteur de lumière est constitué par une plaque (1 ; 15 ; 24), d'un matériau photoconducteur monocristallin reposant sur une deuxième plaque (2) formée dans un matériau électrooptique (2 ; 16 ; 19) 3. A compensator according to Claim 1, characterized in that the transmitter light body is constituted by a plate (1; 15; 24) of a monocrystalline photoconductive material based on a second plate (2) formed in an electrooptic material ( 2; 16; 19)
  4. 4. Compensateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le matériau photoconducteur(1; 15 ; 24) appartient à la famille Bi12.X.020 où X est du silicium, du germanium ou du titane. 4. A compensator according to Claim 3, characterized in that the photoconductive material (1; 15; 24) belongs to the family Bi12.X.020 where X is silicon, germanium or titanium.
  5. 5. Compensateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le matériau photoconducteur (1 ; 15 ; 24) est formé par une couche mince constituée par des corps pris dans les colonnes II et VI de la classification périodique des éléments. 5. Compensator according to claim 3, characterized in that the photoconductive material (1; 15; 24) is formed by a thin layer consisting of bodies made in Columns II and VI of the periodic classification of elements.
  6. 6. 'Compensateur selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le matériau électrooptique (2 ; 16 ; 19) est un cristal de KDP ou de Niobate de lithium. 6. 'A compensator according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the electrooptical material (2; 16; 19) is a KDP crystal or lithium niobate.
  7. 7. Compensateur selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le matériau électrooptique (19) est un cristal liquide nématique en hélice. 7. A compensator according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the electrooptical material (19) is a nematic liquid crystal in a helix.
  8. 8. Compensateur selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le matériau électrooptique (19) est un cristal liquide à biréfringence électriquement contrôlée. 8. A compensator according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the electrooptical material (19) is a liquid crystal electrically controlled birefringence.
  9. 9. Compensateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le corps transmetteur de lumière (1, 2 ; 8 ; 15, 16 ; 19, 24) est placé entre un polariseur (3) et un analyseur (4) optiques croisés. 9. A compensator according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the transmitter light body (1, 2; 8; 15, 16; 19, 24) is placed between a polarizer (3) and an analyzer ( 4) folded optics.
  10. 10. Compensateur selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le matériau élecrooptique (19) est un cristal liquide dichroïque. 10. Compensator according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the élecrooptique material (19) is a dichroic liquid crystal.
  11. 11. Utilisation du compensateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 dans une chaîne d'imagerie radiologique (30, 36, 32). 11. Use of the compensator according to any one of claims 1 to 9 in a radiological imaging chain (30, 36, 32).
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