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Intensificateur de contraste d'images.
L'invention se rapporte aux reproducteurs d'images op- tiques et en particulier à un dispositif pour augmenter le con- traste entre les parties claires et obscures de telles images. Une application intéressante de ce dispositif est la reproduction d' images optiques de figures apparaissant sur des écrans fluorescents de manière à augmenter le contraste entre les parties ayant des intensités lumineuses différentes. A titre d'exemple, on envisage- ra comme application l'augmentation du contraste entre les diver- ses parties d'images fluorescentes des écrans d'appareils à rayons X.
En radiographie aux rayons X, spécialement en médecine, il est intéressant d'obtenir instantanément des images où le mou- vement des objets peut être surveillé continuellement, et dans de tels cas les photographies et même les films sont souvent insuffi- sants et ne conviennent pas. On a ainsi recours à la production
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d'images sur écrans fluorescents. Cependant la luminosité de telles images est extrêmement faible, et on ne peut les regarder que dans le noir et après avoir accoutumé ses yeux par une attente de l'ordre d'une demi-heure avant d'inspecter l'écran.
La fatigue et la perte de temps qui en résultent sont évidentes et dans le but d'éviter ces inconvénients on a proposé un "intensificateur d'image" qui, en résumé, est un dispositif dans lequel l'image produite sur un écran fluo- rescent par un appareil à rayons X est projetée sur un écran photoélectrique accolé pour produire une image électronique qui est une réplique de l'image optique. Un système de len- tille électronique accélère l'image électronique et la ra- petisse, en projetant les électrons contre un écran fluorescent sur lequel se forme une réplique réduite mais beaucoup plus lumineuse de l'image optique originale.
Cette image conden- sée peut ensuite être regardée à travers un système optique approprié quelconque et apparaît aux yeux de l'observateur comme une reproduction de l'image optique originale mais quelque cinq cents fois plus lumineuse.
La possibilité de distinguer les détails de toute image optique dépend grandement des contrastes de celle-ci.
Par exemple, deux lignes parallèles ne peuvent être séparées que si leur intensité lumineuse est assez différente de celle du fond sur lequel elles se détachent.
Le but principal de l'invention est de créer un procédé et un appareil de reproduction d'images optiques dont le contraste entre certaines parties de l'image est accentué par rapport à l'image générale.
L'invention consiste essentiellement en un appareil et un procédé pour produire une image finale qui est une re- production avec contraste accentué de la figure de départ, comprenant un dispositif pour transmettre par un canal de com- munication un courant modulé en fonction des variations de
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point en point de l'intensité lumineuse de l'image de départ, un dispositif de reproduction d'images électrooptiques capable de reproduire une image finale,qui varie de point en point en fonction du débit du canal, et un dispositif pour rendre la tension de sortie du canal non linéaire par rapport à sa tension d'entrée.
Une forme d'exécution préférée de l'invention est représentée à titre d'exemple au dessin annexé.
La figure 1 est un schéma montrant les éléments principaux d'un appareil auquel on peut appliquer les prin- cipes de l'invention.
La figure 2 est un graphique montrant la relation entre certaines quantités caractéristiques d'un amplificateur électrique utilisé conformément aux principes de l'invention; et
La figure 3 est un graphique montrant une relation semblable pour un autre amplificateur également utilisé.
Il faut remarquer que si les figures 1 et 2 re- présentent une forme d'exécution particulière des principes les plus larges de l'invention, la dernière figure n'est pas limitée à cette forme d'exécution particulière mais est re- présentée simplement comme une forme d'appareil auquel ces principes peuvent être appliqués.
En se reportant en détail à la figure 1, une image radiographique d'un corps 1 à inspecter peut être produite en faisant projeter des rayons X par une source appropriée 2 sur un écran fluorescent 3 formant une extrémité d'un intensi- ficateur d'images 4 du type général décrit ci-dessus. En bref, l'écran fluorescent à une extrémité de l'intensificateur d'images 4 est placé contre un écran de matière photoélectri- que émissive, celui-ci émet tant à l'intérieur de l'enveloppe 4 un nuage d'électrons qui varient en intensité point par point
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dans un plan transversal aux trajectoires électroniques en correspondance exacte avec les intensités lumineuses des di- vers points sur l'écran fluorescent.
Ce nuage d'électrons peut être considéré comme formant une image électronique, et les électrons sont accélérés par une lentille électronique et forment une image lumineuse de dimensions réduites mais dont l'intensité est très accrue sur l'écran phosphorescent 5 à la partie supérieure de l'intensificateur d'image 4. L'image optique ou écran 5 est projeté sur l'écran photosensible d'un tube de captation de télévision 6 qui peut, par exemple, être du type image orthicon utilisé actuellement en télévision.
Il n'est cependant pas essentiel aux fins de l'invention que le tube de captation de télévision soit du type image orthicon, mais ce peut être par exemple un des tubes de captation dé- crits au chapitre 11 du livre "Télévision" par Zvorykin et Morton, publié par Wiley et fils, New York, 1940.
Quoiqu'il ait été dit que l'image optique produite sur l'écran 5 est projetée sur l'écran photosensible du tube de captation de télévision, et que cette projection peut être réalisée, si l'intensificateur d'image et le tube de captation sont des appareils distincts, au moyen d'un système optique tel que des systèmes de lentilles de Schmidt, il est possible de réunir l'intensificateur d'images et les tubes de captation de télévision en un seul appareil, l'écran fluorescent 5 étant formé sur une face d'une mince plaque ou cloison de verre, l'autre face portant la surface photosensible.
Comme on le sait, les tubes de captation du type dé- crit font balayer un écran par un faisceau d'électrons, ce qui produit dans un circuit de sortie du tube de captation un cou- rant de signal dont l'intensité varie d'instant en instant quand le faisceau électronique balaie l'écran, en fonction des variations de point en point de l'image lumineuse projetée sur
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l'écran. Dans les systèmes de télévision courants, ce courant de sortie est transmis à une station de réception et module l'intensité d'un faisceau électronique qui balaie un écran fluorescent en synchronisme avec le faisceau électronique de l'émetteur, reproduisant ainsi sur un tel écran l'image projetée sur l'écran photosensible du tube de captation.
Dans le dispositif décrit ici, le courant de sortie du tube de captation de télévision est transmis également à un tube récepteur ou kinéscope 7 de type connu, et produit une image sur l'écran de celui-ci. Quoique suivant les prin- cipes de l'invention le kinéscope 7 puisse se trouver à n'im- porte quelle distance du tube de captation et que l'on dispose ainsi d'un appareil avec lequel les radiographies prises en un endroit peuvent être reproduites à un ou plusieurs autres en- droits désirés quelconque, il sera souvent suffisant de placer le tube de l'intensificateur d'image et le kinéscope très près l'un de l'autre dans une position telle qu'un observa- teur à distance de bras de l'objet lradiogranphié peut observer l'image sur l'écran du kinéscope.
Par exemple, le kinéscope 7 peut avoir son axe longitudinal perpendiculaire à celui de l'intensificateur d'images 4 pour faciliter le travail de l'ob- servateur dans certains cas. Dans ces conditions le kinéscope sera relié au tube de captation de télévision par une simple ligne.
Conformément à l'invention, un amplificateur liné- aire 8 est inséré dans le circuit reliant la sortie du tube de captation à l'entrée du kinéscope. Un amplificateur liné- aire est un amplificateur dont la tension de sortie est, pour n'importe quel réglage de gain, un multiple fixe de la ten- sion d'entrée, et cela pour toutes les valeurs du courant de sortie du tube de captation 6. L'amplificateur 8 est muni d'un dispositif qui permet de régler son gain dans une mesure
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considérable.On supposera ci-après que les circuits ont des po- larités telles que des tensions d'entrée croissantes appli- quées aux amplificateurs donnent des parties d'image de plus en plus lumineuses sur le kinéscope 7.
En plus de l'amplificateur linéaire 8, un amplifica- teur non linéaire 9 est aussi inséré dans la ligne reliant le tube de captation 6 au kinéscope 7. Un amplificateur non li- néaire est un amplificateur dont la tension de sortie n'est pas en rapport constant avec la tension d'entrée pour toutes les valeurs de celle-ci. Ces amplificateurs non-linéaires sont bien connus ; ce sont par exemple les amplificateurs dénommés "amplificateurs classe C". Les figures 2 et 3 donnent les caractéristiques entrée-sortie d'un tel amplificateur pour divers réglages des tensions de polarisation, l'intensité du signal d'entrée ou sa tension appliquée à l'amplificateur 8 par le tube de captation 6 étant portée en abscisses, et l'in- tensité du courant de sortie ou la tension appliquée au kinés- cope 7 étant portée en ordonnées.
L'amplificateur 9 est étudié de telle manière bien classique que, pour des tensions de si- gnal en-dessous d'une valeur telle que (a) à la figure 2, le kinéscope 7 ne reçoit ni courant, ni tension. Quand la ten- sion de signal dépasse la valeur (a), la tension de sortie ap- pliquée au kinéscope 7 croît linéairement dans une certaine garnie. Cependant la saturation intervient dans de tels am- plificateurs et on peut atteindre éventuellement une valeur (d) au-delà de laquelle le courant ou la tension de sortie n'augmente plus que lentement avec un accroissement de l'in- tensité du signal.
L'amplificateur 9 est proportionné de façon que la tension de signal appliquée à son entrée par l'amplificateur linéaire 8 couvre une gamme allant du point b au point de la courbe de la figure 2. Il résulte de cette disposition que
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les parties de l'image produite sur l'écran 5 dont l'inten- sité est inférieure à une valeur déterminée (a) donneront une plage noire sur l'écran du kinéscope 7.
De même, les par- ties de l'image qui ont une luminosité très intense se repro- duiront sur l'écran du kinéscope 7 toutes avec la même inten- sité parce qu'elles produiront des tensions de signal compris entre les points d et c de la figure 2 ; aucontraire, les parties de l'image de l'écran 5 qui ont des intensités lumi- neuses intermédiaires comprises entre les valeurs faibles et fortes susmentionnées produiront à la sortie de l'amplifica- teur 9 des tensions de signal dont les valeurs sont comprises entre les points a et d de la figure 2 et leurs variations d'intensité donneront des contrastes plus marqués dans l'image produite sur l'écran du kinéscope 7.
Il s'ensuit qu'on obtient beaucoup de contraste dans l'image reproduite sur l'écran du kinéscope 7 pour une certaine gamme d'intensités de l'image de l'écran 5, et les organes ou autres objets représentés par ces parties lumineuses sont accentués et contrastés; les parties qui ont au contraire une intensité lumineuse supérieure ou inférieure dans l'image de l'écran 5 ont leur contraste diminué et sont moins accentués dans l'image apparaissant sur l'écran du kinéscope 7.
L'intensité lumineuse particulière de l'écran 5 qui correspond à des tensions de signal de valeur (a), (b) et (d) dans la sortie de l'amplificateur non-linéaire 9 peut être variée à volonté sur une étendue considérable par le réglage manuel de la polarisation de l'amplificateur 9 et du gain de l'amplificateur 8 par des moyens classiques. Il est ainsi possible pour un observateur de d'abord augmenter le contraste par rapport à d'autres parties de l'écran du kinéscope 7 de parties lumineuses de l'écran 5 d'une intensité, puis en réglant la polarisation de l'amplificateur non-linéaire 9, d'augmenter
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le contraste de parties lumineuses d'une autre intensité.
Cela peut se représenter par exemple par le passage du fonc- tionnement de la courbe I sur la courbe II de la figure 2.
Dans le cas de radiographie médicale, un observateur peut ainsi accentuer et augmenter à volonté le contraste de diffé- rents groupes d'organes et de parties.
Il peut aussi être nécessaire pour l'observateur de distinguer entre deux organes particuliers qui produisent des images d'intensités légèrement différentes seulement, même si en ce faisant il est devenu impossible de distinguer l'une de l'autre des images d'organes ayant d'autres intensités lu- mineuses. Cela peut s'obtenir en réglant le gain de l'ampli- ficateur linéaire 8 sur une valeur élevée, cas représenté par la courbe caractéristique III au lieu de la courbe IV de la figure 3.
Pour montrer un autre avantage du dispositif décrit ci-dessus, il sera mentionné une coutume devenue courante en rayons X, d'employer ce que l'on nomme une grille de Bucky en prenant des photographies. En radiographie ordinaire il y a une certaine quantité de rayons X dispersés ou secondaires provenant d'objets entourant la trajectoire normale des rayons Xet cette radiation secondaire au moment d'atteindre le film est plus ou moins uniforme, tendant à réduire les contrastes sur celui-ci entre les parties à courant de rayons X normal qui traversent respectivement des parties opaques et transparentes de l'objet inspecté.
La grille de Bucky sert à éliminer une grosse partie de la radiation secondaire et est constituée essentiellement de plaques parallèles en feuilles de plomb dis- posées de façon que le faisceau de rayons X projeté par l'anti- cathode passe entre les plaques parallèles en plomb, traverse l'objet soumis à radiation et atteigne le film enregistreur.
La radiation secondaire non parallèle à la radiation venant de
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l'anti-cathode est inclinée sur les plaques en plomb et ne pou- vant traverser l'espace entre les plaques, atteint celles-ci et est absorbée par elles.
Le dispositif utilisant des tubes de télévision et des amplificateurs rend la grille de Bucky tout-à-fait inutile puisque on peut empêcher que la radiation secondaire faible produise une tension de sortie quelconque dans l'amplifica- teur 9 en ramenant les signaux d'entrée correspondants à des valeurs à gauche du point (a) de la figure 2. Cette radiation parasite ne produit ainsi aucun effet sur l'écran du kinéscope 7, l'effet de brouillard étant éliminé.
Le dispositif décrit est conforme aux principes de l'invention tout en étant basé sur l'intensificateur d'images 4 qui est de grande utilité pour élever le rapport signal-bruit de fond du tube de captation 6 à une valeur permettant le bon fonctionnement de celui-ci. On remarquera cependant que dans certains cas l'image sur l'écran fluorescent 1 peut être assez lumineuse aux fins envisagées si on la projette directement sur l'écran du tube de captation de télévision 6 et le dispositif qui en résulte tombe dans le cadre de l'invention.
On consta- tera aussi que si l'on a décrit l'emploi d'un amplificateur 9 séparé pour obtenir la relation non-linéaire entre la sortie du tube de captation 6 et l'image sur l'écran du kinéscope 7, on peut sans s'écarter de l'invention utiliser d'autres disposi- tifs connus en radio-technique pour produire une relation hon- linéaire et pour varier la gamme des intensités dans laquelle on augmente les contrastes.
L'invention telle que décrite ci-dessus permet de dis- tinguer diverses parties d'une image l'une de l'autre en augmen- tant le contraste entre elles tout en ne modifiant pas ou en diminuant même les intensités relatives d'autres parties ou objets de l'image non intéressants pour l'observateur à ce
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moment. On peut par exemple au moyen d'un tel dispositif rendre plus nettes certaines parties d'une image ayant des intensités lumineuses respectives de, par exemple, 2 et 3 unités, tout en laissant inchangées d'autres parties de la vue, qui ont d'autres intensités.
L'invention produit aussi un dispositif avec lequel les intensités lumineuses parti- culières à contraste augmenté peuvent être choisies à volonté ; de sorte que, par exemple, les parties à intensités de 2 et 3 unités peuvent d'abord être accentuées et ensuite, par simple réglage manuel par l'observateur, les intensités contrastées peuvent être changées à 3 et 4 unités, ou 4 et 5 unités, etc.
Il est possible, grâce au dispositif ci-dessus, dans un cas pra- tique, d'accentuer et faire ressortir une paire d'organes du corps humain, au début d'une séance d'observation; de les faire disparaître ensuite tout en maintenant l'éclairement et de faire ressortir une autre paire d'organes, et ainsi de suite à volonté. Il est clair que cette possibilité de faire res- sortir à volonté n'importe quelle partie d'une image optique est d'un grand intérêt dans de nombreux genres de travaux.
REVENDICATIONS
1.- Appareil et procédé pour produire une image finale qui est une reproduction plus contrastée d'une image de départ, caractérisé par un dispositif servant à transmettre à travers un canal de communication un courant modulé en fonction des varia- tions de point en point de l'intensité lumineuse sur l'image de départ, un dispositif reproducteur d'une image électro- optique capable de former une image finale qui varie de point en point en fonction du débit du canal, et un dispositif fai- sant que le canal a une tension de sortie ayant une relation non-linéaire avec la tension d'entrée.