<Desc/Clms Page number 1>
Intensificateur d'images.
L'invention concerne les systèmes optiques et, en particulier, un type perfectionné de système optique pour la vision d'images produites sur des écrans tels que les écrans fluorescents utilisés dans les appareils à rayons X.
Dans de nombreux cas de reproduction d'images par rayons X et procédés semblables, il faut pouvoir observer l'image instantanée sur un écran fluorescent. Par exemple, en médecine, il est souhaitable, dans beaucoup de cas de diagnostic, de pouvoir observer, sur un écran fluorescent, une image des organes internes d'un patient, pendant ses activités normales. Cependant, si l'on maintient la radiation dans des limites que le patient peut tolérer sans danger, l'image produite sur un écran fluorescent est exagéré- ment faible etne peut pas être observée en détail par le médecin, même s'il reste pendant uh temps de l'ordre d'une demi-heure pour
<Desc/Clms Page number 2>
accommoder ses yeux aux intensités lumineuses très faibles de l'écran.
Le brevet principal n 484.424 décrit un dispositif dans lequel l'image sur l'écran fluorescent d'un tel appareil à rayons X peut être reproduite instantanément avec une augmenta- tion énorme de l'intensité. En bref, cet intensificateur d'image produit sur un écran photo-électrique très proche de l'écran fluorescent une image électronique qui est une réplique de l'image lumineuse, et produit une seconde image lumineuse beaucoup plus intense, mais réduite, sur un second écran fluores- cent que le médecin observe à travers un système optique agrandis- seur approprié. La présente invention apporte un perfectionnement à ce système optique.
Les écrans photo-électrique et fluorescents du disposi- tif proposé sont enfermés dans un tube électronique à vide poussé, et comme l'image observée par le médecin se trouve à l'extrémité du tube éloignée du patient en traitement, le médecin se trouvera à une distance telle de son patient, qu'il ne pourra que difficilement l'aider à se placer convenablement pour obtenir la vue qu'il désire. De plus, les lentilles élec- troniques utilisées dans le tube à vide donnent une image ren- versée sur l'écran fluorescent observé par le médecin, et il faut avoir recours à un système d'optique lumineuse qui redresse l'image. Cette dernière nécessité allonge la distance entre le médecin et le patient.
Un but de l'invention est donc de produire un nouveau type de système optique permettant au médecin de se placer très près du patient, pendant l'observation.
Conformément à ce but, l'invention consiste en prin- ci.pe en un système d'optique électronique suivant le brevet principal comprenant un écran photo-électrique, un dispositif servant à produire une première image optique sur cet écran de
<Desc/Clms Page number 3>
manière à former une image électronique, un dispositif pour projeter les électrons constituant cette image sur un écran ca- pable de produire une seconde image optique qui est une réplique pratiquement exacte, excepté en ses dimensions, de l'image élec- tronique, un dispositif pour rendre les dimensions de cette se- conde image optique petites en comparaison de celles de l'image électronique, et un dispositif pour observer la seconde.
image optique, qui contient un prisme en toit traversé par la lumière de la seconde image optique et est disposé de façon à permettre d'observer cette image d'une position sur le côté de l'axe du projecteur électronique précité.
Une forme d'exécution préférée de l'invention est re- présentée, à titre d'exemple, au dessin annexé.
La figure 1 est une vue générale en plan d'un appareil à rayons X utilisé par un médecin pour l'observation d'un patient, cet appareil étant conforme aux principes de l'inven- tion.
La figure 2 est une vue en perspective d'un nouveau type de prisme réflecteur faisant partie du système optique de l'invention.
La figure 3 est une vue en coupe dans le plan III-III de la figure 2; et
La figure 4 est une vue en coupe du prisme de la figure 2 dans le plan IV-IV.
Sur la figure 1, un tube à rayons X 1 classique sert à irradier un patient ou un autre objet 2 et à former une image à rayons X sur un écran fluorescent 3, de manière connue dans l'art radiographique. L'écran fluorescent 3 forme une paroi terminale d'un tube à vide 4 du type général décrit en rapport avec le dispositif proposé antérieurement. Le tube à vide 4 peut être de forme cylindrique avec une paroi d'extré- mité transparente sur laquelle on dépose l'écran fluorescent 3 et avec une seconde paroi d'extrémité 5 en verre sur laquelle @
<Desc/Clms Page number 4>
est déposé un écran composé de fines particules d'une matière fluorescente à électrons, telle que le sulfure de zinc et de cadmium.
Tout près de l'écran fluorescent 3 se trouve une couche photo-émissive 6 qui peut être séparée de l'écran fluorescent 3 par une mince couche de verre ou d'une matière semblable. Le tube 4 est placé dans un système d'optique électronique à champ électrostatique (non représenté).
Le dispositif décrit jusqu'ici fonctionne de la manière suivante : l'image à rayons X du patient reproduite sur l'écran fluorescent 3 émet de la lumière qui est partiellement absorbée par la couche photo-électrique 6, laquelle est si mince qu'elle est semi-transparente à la lumière, et produit dans l'intervalle adjacent à la surface extérieure de celle-ci, une image électro- nique qui est une réplique de l'image visible sur lécran fluores- cent 3. L'écran à matière fluorescente électronique 5 est porté à un potentiel très élevé par une source de tension (non re- présentée), et les électrons formant l'image électronique précitée sont accélérés et projetés à très grande vitesse sur l'écran 5.
Le champ électrostatique précité fait converger les rajec- toires des électrons dans le tube 4 et produit sur l'écran 5 une image lumineuse qui est une réplique de l'image sur l'écran 3, sauf qu'elle a un diamètre de préférence nettement plus petit et une intensité lumineuse de l'ordre de 500 fois celle de l'image sur l'écran 3.
Un système optique est disposé le long de l'axe central du tube 4 et permet à un observateur de voir une image agrandie de l'image visible sur l'écran 5. Cependant, ce système optique doit être arrangé de manière à renverser l'image apparaissant sur l'écran 5, et il s'ensuit que la distance entre l'objet 2 et l'oeil de l'observateur, comptée le long de l'axe du tube 4, est nettement allongée. Ceci présente souvent des inconvénients,
<Desc/Clms Page number 5>
du fait que l'observateur ne peut pas atteindre facilement l'objet 2.
Conformément à la présente invention, on prévoit un système optique perfectionné dans lequel un prisme en toit 11, non seulement renverse l'image apparaissant sur l'écran 5, mais fait tourner les rayons lumineux qui en émanent d'un angle de 90 , de sorte qu'ils peuvent être observés par un médecin placé sur le côté de l'axe du tube, à portée de main de l'objet irradié 2.
Un système optique auxiliaire 12 peut, si on le désire, être intercalé entre l'observateur et la face du prisme en toit 11.
Un dispositif de ce genre sera décrit ci-dessous.
Cette forme d'exécution particulière ne limite évidemment pas l'invention.
La forme du prisme en toit sera décrite plus en détail avec référence aux figures 2, 3 et 4. Sur la figure 2, le prisme, pour des raisons à étudier plus en détail, a, de préférence, des faces non planes, mais sphériques. Mais, pour la clarté de l'exposé, on admettra d'abord que ces surfaces sont planes, et on discutera ultérieurement les raions et les rôles de la courbure de ces surfaces.
Le prisme peut être considérée comme ayant une surface plane contenant les pointes 21-22-23-24-25 qui coupe une autre surface plane 21-25-28-26-27, ces deux plans étant normaux l'un à l'autre. Dans la figure 3, la ligne 21-25 est l'intersection de ces deux plans. Dans la figure 4, la ligne 23-25 se trouvera dans le premier de ces plans et la droite, en traits de chaînette, 25-26 se trouvera dans l'autre.
Le prisme aura aussi deux autres plans, l'un comprenant les points 22-23-26-27 et l'autre les points 23-24-28-26, ces plans se coupant suivant la ligne 26-23 et étant normaux l'un à l'autre. L'intersection 23-26 est perpendiculaire à l'intersection 21-25 et fait un angle de 45 degrés avec chacun
<Desc/Clms Page number 6>
des plans 21-22-23-24-25 et 21-25-28-26-27. Le bord 21-25 fera également un angle de 45 degrés avec chacuh des plans 22-23- 26-27 et 24-23-26-28. Les plans, tels qu'ils ont été décrits jusqu'ici, formeront normalement des pointes comme en 23 et en 26 au-dessus du triangle 21-22-27 et en-dessous du triangle 24- 25-28 à la figure 2; mais, par convenance pour l'emplacement du prisme, ces pointes sont coupées par les deux faces planes qui sont perpendiculaires à l'intersection 21-25.
La figure 3 représente une section du prisme suivant un plan passant par la ligne 21-25 perpendiculaire à la ligne 26-23.
La figure 4 est la section obtenue en faisant passer un plan par la ligne 23-26 normale à la ligne 21-25.
Le prisme 11 est placé dans le système optique de la figure 1, avec le plan 21-22-23-24-25 à plat contre l'écran 5.
Les surfaces 22-23-26-27 et 24-23-26-28 peuvent être argentées pour augmenter leur degré de réflexion, et s'il en est ainsi, un rayon de lumière partant de l'image sur l'écran 5 pénétrera dans le prisme au point 31 et sera réfléchi par la surface 24-23-26-28 le long d'une ligne telle que 32-33. En atteignant la surface argentée 22-23-26-27, le rayon sera réfléchi à nouveau le long de la ligne 33-34 et sortira du prisme 11 dans une direction perpendiculaire à sa direction à l'entrée au point 31.
Les propriétés optiques d'un tel prisme sont telles que les rayons lumineux provenant d'une image sur l'écran 5, après les différentes réflexions susmentionnées pendant leur passage dans le prisme, formeront une image renversée par rapport à celle sur l'écran 5 et projetée dans une direction perpendiculaire à l'axe du tube 4. Un observateur peut donc voir cette image suivant une direction perpendiculaire à l'axe.
La description précédente concerne les propriétés d'un vrai prisme à faces planes. Avec un vrai prisme, l'image décrite
<Desc/Clms Page number 7>
ci-dessus aura les mêmes dimensions que celle sur l'écran 5, et il est utile,pour les applications considérées, de pouvoir agrandir fortement l'image observée. Dans ce but, les surfaces 22-23-26-27 et 24-23-26-28 ne sont pas des faces planes mais forment des miroirs sphériques concaves ayant le rayon de courbure nécessaire pour l'agrandissement désiré de l'image.
Le degré de courbure des réflecteurs sphériques nécessaire à l'agrandissement voulu, peut évidemment être calculé suivant des lois d'optique bien connues.Pour la plupart des applications, la courbure sera la même pour les deux surfaces sphériques et elle ne sera pas trop grande, afin de diminuer les défor- mations. Dans le but d'obtenir un agrandissement encore plus important de l'image, la surface 21-25-28-26-27 constitue la surface convexe de la sphère, agissant ainsi comme une lentille d'agrandissement. On réduit ainsi le halo, provoqué par de la lumière réfléchie sur l'écran fluorescent. Il est préférable que cette surface soit traitée de façon à avoir un faible degré de réflexion.
La surface 21-22-23-24-25 est avantageusement polie de manière à s'adapter soigneusement sur la face extérieure de l'écran fluorescent 5, et elle est cimentée à cette extrémité du tube 4.
Dans certains cas, on constatera que le système d'opti- que électronique dans le tube 4 provoquera certaines déforma- tions dans l'image lumineuse apparaissant sur l'écran fluorescent 3. On peut légèrement modifier le système optique lumineux com- prenant le prisme 11 et la lentille 12, afin de contrebalancer ces déformations. En général, le système optique lumineux et le système d'optique électronique seront étudiés, suivant des pro- cédés actuellement connus,de façon à donner la meilleure image résultante pour l'oeil de l'observateur, sans faire attention aux déformations pouvant exister à un endroit particulier du système optique combiné.
@
<Desc/Clms Page number 8>
Le dispositif de la figure 1 pourra être placé, de ma- nière connue, dans un boîtier approprié 13,de manière à l'iso- ler de toute lumière indésirable.
Dans la figure 3, le point 35 est le point milieu de l'intersection 23-26 ; la ligne 35-36 est l'intersection de la section plane III avec la surface 22-23-26-27, et la ligne 35- 37 est l'intersection de la même section plane avec la surface 23-24-28-26.
Dans la figure 4,23-25 est l'intersection de la sec- tion plane IV avec la surface 21-22-23-24-25; et la ligne 25-38-26 est l'intersection de la même section plane avec la surface 21-25-28-26-27.
Le système optique conforme à l'invention, utilisant un prisme en toit, a plusieurs avantages particuliers, dont l'un réside dans le fait que le prisme en toit renverse l'image.
Ceci compense l'inconvénient de l'intensificateur électronique d'image qui donne sur le second écran une image renversée de l'objet. Il serait très ennuyeux pour un médecin qui fait une radioscopie d'un patient, et cela prêterait à confusion, de voir le patient en position renversée. Le prisme en toit donne une image à l'endroit.
Un autre avantage réside dans le fait que l'image peut être observée sur le côté de l'axe de l'intensificateur d'image.
Non seulement l'observateur peut éviter ainsi les rayons X qui atteignent l'écran fluorescent, mais il se trouve assez près du patient en traitement pour le déplacer, comme indiqué à la figure 1 du dessin.
De plus, le prisme en toit peut être cimenté directe- ment à l'écran fluorescent de sortie de l'intensificateur. Ainsi, la lumière suit un chemin relativement long, entièrement à l'intérieur d'un milieu de réfraction solide entre l'écran et
<Desc/Clms Page number 9>
la face de sortie du prisme. On réduit ainsi au minimum le halo, qui est particulièrement gênant dans l'étude des radiographies.
En plus des avantages précités, le prisme en toit présente à l'observateur, une image qui a pratiquement l'intensité lumineuse de l'image originale sur l'écran fluorescent de sortie, malgré l'agrandissement dû au prisme.
Quoique le dispositif ci-dessus ait été décrit dans son application à l'observation des images à rayons X sur un écran fluorescent à des fins médicales, il est évident que les principes ont un champ d'application beaucoup plus étendu, pour l'agrandissement et l'orientation d'images qui, d'une façon générale, sont produites initialement par des radiations non visibles ou autres.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.