Ecran optique et utilisation de celui-ci pour le balayage de surface dans un transducteur d'images
L'objet de la présente invention est un écran optique, c'est également l'utilisation de celui-ci pour le balayage de surfaces dans un transducteur d'images.
Des dispositifs permettant de rendre une surface lumineuse ou sombre sont connus depuis longtemps, certains dispositifs permettant de commander Bectrique- ment la luminosité et la position d'un point lumineux sur une surface sont également connus. Il n'existe, par contre, pas actuellement sur le marché de dispositifs permettant, au moyen d'une commande électrique, de rendre à volonté opaque ou translucide (voire transparente) une plaque, une zone variable d'une plaque, ou une tache ponctuelle mobile sur une plaque.
Le fait de disposer d'un tel dispositif serait très intéressant, entre autres, par le fait qu'il permettrait, en liaison avec un panneau électro-luminescent, lui-même très plat, de réaliser un écran de très faible profondeur pour la reconstitution des images télévisées.
Un tel dispositif serait encore très utile pour réaliser des fenêtres, voyants. etc., occultable à volonté par une action électrique directe résultant d'une commande rapprochée, d'une télécommande ou d'une commande automatique.
Le but de la présente invention est de fournir un tel dispositif.
L'écran optique, objet de l'invention, est caractérisé en ce qu'il comprend au moins une cellule en forme de plaque, faite d'une matière laissant passer la lumière, et présentant sur une partie au moins de son étendue, un espace interne étanche rempli d'un gaz ionisable, chaque cellule étant munie d'électrodes aptes à ioniser ledit gaz dans une zone de l'aire couverte par ledit espace interne délimitée par un contour se disposant dans cette aire en fonction d'au moins un des paramètres électriques relatifs à une tension électrique appliquée auxdites électrodes, et en ce qu'il comprend également au moins un filtre optique polarisé apte à former une barrière optique pour des rayons lumineux affectés quant à la polarisation, par un passage à travers ledit gaz à l'état ionisé.
Dans une forme particulièrement avantageuse, cet écran, destiné notamment au balayage optique de champs d'images, est caractérisé en ce qu'il comporte au moins un groupe de deux desdites cellules, superposées et ayant leur espace interne situé dans la même aire, et dont les électrodes sont disposées de manière telle que, des tensions électriques appropriées leur étant appliquées, la zone ionisée d'une cellule se situe sur la zone non-ionisée de l'autre cellule en laissant subsister dans ladite aire seulement une mince plage exempte de ionisation dans les deux cellules, la position de cette plage étant pilotée par lesdites tensions électriques appliquées conjointement et complémentairement aux électrodes de chacune des deux cellules.
Dans une seconde forme également très avantageuse, cet écran est, de plus, caractérisé en ce qu'il comprend deux desdits groupes de deux cellules, ces groupes étant superposés de manière telle que les deux dites minces plages exemptes de ionisation, présentées chacune par un des groupes, se coupent à la manière de coordonnées et laissent apparaître seulement une tache ponctuelle exempte de ionisation dans toutes les cellules des deux groupes, la position de cette tache étant pilotée dans une direction de coordonées par les tensions appliquées aux électrodes d'un des groupes, et dans l'autre direction de coordonnées, par les tensions appliquées aux électrodes de l'autre groupe.
L'utilisation selon l'invention de cet écran sous cette seconde forme très avantageuse pour le balayage de surface dans un transducteur d'images est caractérisée en ce qu'on place ledit écran devant un transducteur de luminosité coopérant avec un organe de traitement d'information vidéo, et en ce qu'on fait effectuer à ladite tache ponctuelle, en appliquant auxdites électrodes un signal électrique adéquat, un balayage de surface, trame et lignes, correspondant à la composante de synchronisation de l'information vidéo traitée par ledit organe.
Une forme d'exécution de l'écran selon l'invention, réalisable en diverses variantes d'assemblage, dont certaines sont utilisables pour le balayage de surface d'images télévisées, est maintenant décrite, à titre d'exemple, en liaison avec le dessin annexé, dans lequel:
la fig. 1 est une vue en perspective et en coupe d'un écran comportant une seule cellule;
la fig. 2 est une vue en perspective d'un écran formé d'un groupe de deux cellules;
la fig. 3 est une vue schématique en coupe, illustrant le fonctionnement du groupe selon la fig. 2 en liaison avec un panneau électro-luminescent et deux filtres polarisés, et
la fig. 4 est une vue en perspective illustrant l'utilisation d'un écran comportant deux groupes de cellules comme celui de la fig. 2, pour effectuer un balayage de surface.
Considérons d'abord la fig. 1; on y voit que la cellule se compose d'un bloc 1, en forme de plaque, de matière transparente, comportant un évidement interne appelé ci-après, espace interne 2, dont l'aire s'étend sur la plus grande partie du bloc 1. Cet espace interne 2 est fermé de manière étanche à l'intérieur du bloc 1, il est de section particulière trapézoïdale et se trouve rempli d'un gaz inerte 5, par exemple du néon; les deux faces de cet espace interne, qui sont très rapprochées l'une de l'autre à la partie inférieure du bloc 1 et vont en s'éloignant l'une de l'autre à mesure qu'elles se rapprochent de la partie supérieure de ce bloc 1, sont recouvertes chacune d'une couche 3, respectivement 4, de matière transparente et électriquement conductrice; ces deux couches sont électriquement reliées à l'extérieur par l'intermédiaire des conducteurs 6 et 7.
Ces deux couches pourraient également être remplacées chacune par un grillage fait de fils très fins relativement à la largeur des mailles.
On parlera alors d'une grille fine et lâche relativement à son étendue . Par cette expression on entend que la grille, étant fine , aura dans un sens au moins un pas inférieur au dixième de la dimension sur laquelle elle s'étend dans ce sens, et également que la grille, étant lâche , sera constituée de manière telle que la surface qu'elle laisse libre entre ses brins sera plus grande que la surface que ses brins masquent.
Ces deux couches 3 et 4 constituent des électrodes dont le rôle est de ioniser le gaz 5. Lorsqu'une tension suffisante est appliquée entre les électrodes 3 et 4, une partie au moins du gaz 5 se trouve ionisée et un courant peut circuler d'une électrode à l'autre; plus ce courant est important, plus la quantité de gaz qui se trouvera ionisée sera importante; lorsqu'il ne passera qu'un faible courant, seule sera ionisée la partie du gaz qui se trouve entre les électrodes à l'endroit où celles-ci sont rapprochées l'une de l'autre, ensuite, au fur et à mesure que le courant augmentera, la quantité de gaz ionisé augmentera aussi et la limite de ionisation se déplacera vers le haut, la ionisation gagnant progressivement des zones où les électrodes sont de plus en plus éloignées.
La surface, ou la zone, où le gaz se trouvera ionisé, sera proportionnelle à l'intensité du courant passant d'une électrode à l'autre; l'écartement progressif des électrodes a pour but d'assurer la localisation de cette zone; en effet, pour un courant donné, on aura une surface de ionisation donnée qui tendra toujours à se localiser là où les électrodes sont le plus rapprochées, c'est-à-dire que la limite de ionisation se trouvera à une ligne le long de laquelle la distance entre les deux électrodes sera toujours la même. Ainsi donc, la forme géométrique de l'espace interne 2 revêt une grande importance, si les deux faces, recouvertes de la couche formant les électrodes, sont rigoureusement planes, la limite de la zone de ionisation se trouvera être une ligne droite qui se déplacera vers le haut au fur et à mesure que le courant augmente entre les électrodes.
Comme on le sait, dans un dispositif à ionisation de ce genre, la chute de tension est pratiquement indépendante du courant, c'est pour cette raison que l'on a encore dans le circuit, la résistance 8 qui sert à limiter le courant en fonction de la tension appliquée V d'une manière bien connue dans la technique des tubes stabilisateurs à gaz ionisé.
Si l'on dispose maintenant d'un écran formé d'un groupe de deux cellules comme celui représenté à la fig. 2 (dans laquelle les divers éléments sont désignés par les mêmes signes de référence que dans la fig. 1 mais affectés des lettres a ou b suivant celle des cellules à laquelle ils se rapportent) on pourra, en disposant les deux cellules de manière telle que leurs deux espaces internes se trouvent en tête-bêche , et en appliquant aux paires d'électrodes de chacune des deux cellules des tensions variant complémentairement, c'est-à-dire des tensions dont l'une croît au fur et à mesure que l'autre décroît, arriver à ce que la zone ionisée d'une des cellules recouvre presque entièrement la zone non ionisée de l'autre cellule, ne laissant subsister entre les deux zones ionisées des cellules,
qu'une mince plage exempte de ionisation dans les deux cellules. La position de cette plage peut alors être pilotée en agissant sur la valeur des tensions appliquées à chacune des cellules.
Sur la fig. 2, on a représenté de manière différente le gaz ionisé et le gaz non ionisé, en nommant 5na, respectivement 5nb, le gaz situé dans la zone non ionisée de la cellule a, respectivement de la cellule b, et en nommant 5ia, respectivement 5ib, le gaz situé dans la zone ionisée de ces cellules.
La fig. 3 explique l'utilisation et le fonctionnement d'un dispositif comme celui de la fig. 2. Sur cette fig. 3, on voit en coupe exactement les mêmes éléments que sur la fig. 2, avec, encore en plus, deux filtres polarisés 10 et 11 et un panneau électro-luminescent 9. Sur cette figure, les rayons de lumière polarisés dans un certain sens, correspondant au sens de polarisation des filtres 10 et 11, sont représentés par des traits pleins, tandis que les rayons de lumière non polarisés ou polarisés dans un autre sens sont représentés par des traits pointillés. Le panneau 9 émet des rayons lumineux non polarisés, ceux-ci sont polarisés par le filtre 10, puis, atteignent la première cellule B.
Dans cette cellule, les rayons passant à travers le gaz non ionisé 5nb restent polarisés comme ils l'étaient après leur passage à travers le filtre 10, par contre, les rayons passant à travers le gaz ionisé, perdent ou modifient leur polarisation.
Ensuite, l'ensemble de ces rayons traversent la cellule
A, et dans cette cellule A, la plupart des rayons qui n'avaient pas été modifiés par leur passage à travers la cellule B, doivent traverser le gaz ionisé 5ia et perdent ou modifient également leur ionisation. Seule une petite portion des rayons ne traversent ni dans la cellule B, ni dans la cellule A de gaz ionisé, ces rayons atteignent donc le filtre polarisant 11 sans avoir été affectés dans leur polarisation et, comme le sens de polarisation des filtres 10 et 11 est le même, peuvent traverser ce second filtre 11. Par contre, tous les rayons qui ont été affectés par un passage à travers le gaz ionisé, que ce soit dans la cellule B à travers le gaz Sib ou dans la cellule A à travers le gaz 5ia, n'ont plus, à leur arrivée sur le filtre 11, la polarisation voulue pour traverser ce filtre.
Ils sont donc arrêtés par ce filtre. Ainsi donc, de toute la lumière émise par le panneau 9, seule arrivera à traverser le dispositif, une raie de lumière dont la position correspondra à celle de la zone des espaces internes où le gaz n'est ionisé ni dans la cellule A,
ni dans la cellule B. En agissant sur les tensions Va et
Vb appliquées sur chacune des cellules, on peut localiser cette raie de lumière à différents niveaux sur la hauteur de l'aire recouverte par les espaces internes. On peut également, avec l'aide des tensions Va et Vb, agir sur la largeur de cette raie que l'on peut rendre extrêmement faible, ou, au contraire, relativement grande.
Si maintenant, comme montré fig. 4, on dispose l'un
sur l'autre deux groupes de cellules comme celui montré à la fig. 2, la lumière ne pourra plus traverser le dispo
sitif qu'à l'endroit où les deux raies de chacun des deux groupes se superposera, c'est-à-dire seulement dans une
zone formant une tache ponctuelle localisée à l'inter
section des deux plages passantes délimitées chacune dans l'un des deux groupes. On peut ainsi, en agissant
sur les tensions appliquées aux électrodes des cellules
de chacun des deux groupes, faire effectuer à cette
tache ponctuelle un balayage de surface identique à celui
qu'on fait effectuer au spot dans un appareil de
télévision.
Suivant le gaz utilisé pour remplir les espaces inter
nes, une faible luminescence généralement monochromatique, d'une couleur dépendant du gaz en question, est produite dans les espaces internes. Pour éviter que cette
luminescence ne perturbe le fonctionnement du dispo
sitif, il y a lieu premièrement, d'utiliser un panneau
électro-luminescent de pu'ssance lumineuse fortement
supérieure à la luminescence pouvant être produite par
le gaz ionisé, et secondement, de disposer sur le dispositif
un filtre chromatique arrêtant les rayons correspondant
à cette luminescence. De préférence, ce filtre chromati
que sera disposé immédiatement sous le filtre polarisé 11.
Différentes variantes et différentes applications de ce
dispositif sont possibles. Indiquons d'abord les variantes
concernant le mode de ionisation du gaz. On pourrait,
par exemple, au lieu d'effectuer la ionisation au moyen
de deux électrodes constituées par deux couches planes,
ioniser le gaz au moyen d'une électrode plane et d'une
électrode filiforme qui se situerait, sur la fig. 1, à l'en
droit où se situe l'arête inférieure de l'électrode 4,
I'électrode plane qui subsisterait étant alors l'électrode 3.
Dans ce cas, la surface de gaz ionisé ne serait plus exac
tement proportionnelle au courant passant d'une élec
trode à l'autre, mais la relation surface ionisée courant
serait plutôt de type logarithmique; ceci présenterait
certains inconvénients quant à la complémentarité des
tensions à appliquer sur deux cellules d'un même groupe
pour maintenir une plage passante de largeur égale
à tous les niveaux, mais cette configuration particulière
des électrodes serait néanmoins possible.
Une autre variante consisterait à disposer les élec
trodes à l'extérieur de l'espace interne et de réaliser la
ionisation du gaz au moyen d'un champ électrique à
très haute fréquence. La ionisation dépend alors non
plus de la valeur instante de la tension, mais de la valeur de sa dérivée en fonction du temps; dans un tel cas, il est possible, au lieu de faire varier la tension, c'est-à-dire l'amplitude du signal haute-fréquence, de faire varier sa fréquence, ou même (cas d'un signal nonsinusoïdal) sa raideur de flanc (ou sa teneur en harmonique). La possibilité de ioniser ainsi un gaz est mentionnée, par exemple, dans le manuel Gas discharge tubes de Van der Horst 1964, Philips technical Library (p. 190).
L'avantage d'un tel système consisterait en ce que l'on n'aurait pas nécessairement besoin du premier filtre polarisant 10 (fig. 3 et 4) car, sous certaines conditions (champ magnétique perpendiculaire aux rayons lumineux), la cellule serait autopolarisante dans les zones ionisées et le filtre 1 1 arrêterait totalement les rayons polarisés dans un sens différent du sien tandis qu'il laisserait passer au moins en partie, la lumière non polarisée. On pourrait également constituer une cellule multiple contenant plus de deux électrodes et effectuant dans un même espace interne la ionisation du gaz des deux côtés de la plage passante . Comme une électrode peut être commune, une telle cellule multiple devrait comprendre un nombre d'électrodes au moins égal au nombre de cellules simples que cette cellule multiple remplace augmenté de un.
En ce qui concerne les diverses applications possibles de ce dispositif, notons entre autres, la possibilité de réaliser des fenêtres occultables électriquement pouvant servir dans différents domaines et notamment pour la commande électrique, éventuellement automatique, de l'ouverture d'un diaphragme de caméra. Une des principales applications du dispositif pourrait concerner la télévision, l'enregistrement et la reproduction des images. Pour la reproduction des images, un dispositif analogue à celui de la fig. 4 serait tout désigné, la modulation vidéo étant conduite au panneau électroluminescent 9 et l'information de synchronisation commandant un organe électronique fournissant lui-même aux électrodes des différentes cellules du dispositif les tensions voulues pour effectuer le balayage de surface, trame et lignes.
Pour la prise de vue destinée à la télévision ou à l'enregistrement des images, le panneau électroluminescent sera remplacé par un composant électrique photosensible tandis qu'un objectif approprié focalisera l'image sur le dispositif de manière telle que ledit composant photosensible reçoive à chaque instant l'information optique d'un seul point de l'image visée par l'objectif" ce point étant déterminé par la position de ladite tache ponctuelle dans l'aire de l'espace interne des cellules du dispositif.
Disons encore que le dispositif permet de réaliser également la transmission, l'enregistrement et la reproduction d'images en couleur. Il suffira pour cela, lors de la reproduction, d'utiliser un panneau électroluminescent polychrome et de faire produire à chaque instant à ce panneau une luminescence d'une couleur correspondant à la composante de chrominence du signal vidéo, et lors de la prise de vue, d'utiliser un composant électrique photosensible apte à distinguer les couleurs.
Le fait que la reproduction des images ou leur enregistrement soit faite en couleur ou en noir et blanc ne change rien au fonctionnement du dispositif; il faut simplement noter que pour la reproduction, la possibilité d'utiliser un panneau électroluminescent polychrome résoudrait de manière simple le problème de la reproduction d'images
télévisées en couleur, la possibilité de réaliser un tel panneau électroluminescent polychrome étant divulguée dans le manuel The Physics of Modern Electronics ,
WA Gunther 1967 Dooever Pub. Co.
REVENDICATION I
Ecran optique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une cellule en forme de plaque, faite d'une matière laissant passer la lumière, et présentant sur une partie au moins de son étendue un espace interne étanche rempli d'un gaz, chaque cellule étant munie d'électrodes aptes à ioniser ledit gaz dans une zone de l'aire couverte par ledit espace interne délimitée par un contour se disposant dans cette aire en fonction d'au moins un des paramètres électriques relatifs à une tension électrique appliquée auxdites électrodes, et en ce qu'il comprend également au moins un filtre optique polarisé apte à former une barrière optique pour des rayons lumineux affectés quant à la polarisation par un passage à travers ledit gaz à l'état ionise.
SOUS-REVENDICATIONS
1. Ecran selon la revendication 1, destiné notamment au balayage optique de champs d'images, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un groupe de deux desdites cellules, superposées et ayant leur espace interne situé dans la même aire, et dont les électrodes sont disposées de manière telle que, des tensions électriques appropriées leur étant appliquées, la zone ionisée d'une cellule se situe sur la zone non-ionisée de l'autre cellule en laissant subsister dans ladite aire seulement une mince plage exempte de ionisation dans les deux cellules, la position de cette plage étant pilotée par lesdites tensions électriques appliquées conjointement et complémentairement aux électrodes de chacune des deux cellules.
2. Ecran selon la sous-revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux desdits groupes de deux cellules, ces groupes étant superposés de manière telle que les deux dites minces plages exemptes de ionisation, présentées chacune par un des groupes, se coupent à la manière de coordonnées et laissent apparaître seulement une tache ponctuelle exempte de ionisation dans toutes les cellules des deux groupes, la position de cette tache étant pilotée dans une direction de coordonnée par les tensions appliquées aux électrodes d'un des groupes, et dans l'autre direction de coordonnée par les tensions appliquées aux électrodes de l'autre groupe.
3. Ecran selon la revendication I ou l'une des sousrevendications 1 et 2, caractérisé en ce que plusieurs desdites cellules sont réunies en une cellule multiple munie d'un nombre d'électrodes au moins égal au facteur de multiplicité augmenté de un, une partie au moins desdits espaces internes se trouvant réunis en un seul de ceux-ci.
4. Ecran selon la revendication 1 ou l'une des sousrevendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend seulement undit filtre polarisé, celui-ci étant superposé à toutes les cellules du côté appelé à recevoir les rayons lumineux ayant traversé toutes les cellules.
5. Ecran selon la revendication I ou l'une des sousrevendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux desdits filtres polarisés, un au moins étant superposé à toutes les cellules de chaque côté de l'ensemble de celles-ci.
6. Ecran selon la sous-revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend deux desdits filtres, un de chaque côté de l'ensemble des cellules, et en ce que ces deux filtres sont polarisés de manière parallèle.
7. Ecran selon la revendication I ou l'une des sousrevendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de filtrage complémentaire arrêtant sélectivement les rayons de longueur d'onde particulière qui sont émis par le gaz ionisé lui-même.
8. Ecran selon la revendication I ou l'une des sousrevendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit gaz provient du groupe des éléments gazeux inertes: hélium, néon, argon, krypton, xénon.
9. Ecran selon la revendication I ou l'une des sousrevendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'une au moins des électrodes de chaque cellule est constituée par une couche conductrice laissant passer la lumière ou par une grille conductrice fine et lâche relativement à son étendue, cette couche ou cette grille s'étendant sur toute l'aire dudit espace interne.
10. Ecran selon la sous-revendication 9, caractérisé en ce que les deux électrodes d'une partie des cellules au moins sont constituées par une dite couche ou grille conductrice et s'étendent sur toute l'aire dudit espace interne, I'éloignement entre les deux électrodes, mesuré perpendiculairement à cette aire, augmentant au long d'une des dimensions de cette aire.
REVENDICATION II
Utilisation de l'écran selon la revendication I et la sous-revendication 2, pour le balayage de surface dans un transducteur d'images, caractérisée en ce qu'on place ledit écran devant un transducteur de luminosité coopérant avec un organe de traitement d'information vidéo, et en ce qu'on fait effectuer à ladite tache ponctuelle, en appliquant auxdites électrodes un signal électrique adéquat, un balayage de surface, trame et lignes, correspondant à la composante de synchronisation de l'information vidéo traitée par ledit organe.
SOUS-REVENDICATIONS
11. Utilisation selon la revendication II, pour la reconstitution d'images, caractérisée en ce que ledit transducteur de luminosité est un panneau électrolumimescent que l'on fait s'illuminer suivant la modulation du signal vidéo traité sur ledit organe, ce signal vidéo étant fourni audit organe depuis l'extérieur.
12. Utilisation selon la sous-revendication 11, pour la reproduction d'images télévisées en couleur, caractérisée en ce que ledit panneau électroluminescent est du type polychrome et qu'on lui fait produire à chaque instant une luminescence d'une couleur correspondant à la composante de chrominance du signal vidéo.
13. Utilisation selon la revendication II, pour la lecture analytique d'une image, caractérisée en ce que ledit transducteur de luminosité est un composant électrique photosensible, et en ce qu'on focalise l'image à transmettre sur l'écran optique de manière telle que ledit composant photosensible reçoive à chaque instant l'in fonnation optique d'un seul point de l'image déterminé par la position de ladite tache ponctuelle, le balayage effectué par celle-ci correspondant à la composante de synchronisation d'une information vidéo que ledit organe élabore lui-même de manière à traduire l'information optique reçue par ledit transducteur de luminosité.
14. Utilisation selon la revendication II ou l'une des sous-revendications 1 1 à 13, caractérisée en ce qu'on emploie un écran dans lequel plusieurs desdites cellules sont réunies en une cellule multiple.
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Optical screen and use thereof for surface scanning in an image transducer
The object of the present invention is an optical screen, it is also the use of the latter for the scanning of surfaces in an image transducer.
Devices making it possible to make a surface luminous or dark have been known for a long time, certain devices making it possible to electrically control the luminosity and the position of a luminous point on a surface are also known. On the other hand, there are currently no devices on the market which make it possible, by means of an electric control, to render at will opaque or translucent (or even transparent) a plate, a variable zone of a plate, or a spot. mobile point on a plate.
Having such a device would be very interesting, among other things, by the fact that it would allow, in conjunction with an electro-luminescent panel, itself very flat, to produce a very shallow screen for the reconstruction. television images.
Such a device would still be very useful for making windows, sight glasses. etc., concealable at will by a direct electrical action resulting from a close control, a remote control or an automatic control.
The aim of the present invention is to provide such a device.
The optical screen, object of the invention, is characterized in that it comprises at least one plate-shaped cell, made of a material allowing light to pass, and having on at least part of its extent, a sealed internal space filled with an ionizable gas, each cell being provided with electrodes capable of ionizing said gas in an area of the area covered by said internal space delimited by a contour being arranged in this area as a function of at least one electrical parameters relating to an electrical voltage applied to said electrodes, and in that it also comprises at least one polarized optical filter capable of forming an optical barrier for light rays affected as to the polarization, by a passage through said gas to the ionized state.
In a particularly advantageous form, this screen, intended in particular for the optical scanning of image fields, is characterized in that it comprises at least one group of two of said cells, superimposed and having their internal space located in the same area, and the electrodes of which are arranged in such a way that, with appropriate electrical voltages being applied to them, the ionized zone of one cell is situated on the non-ionized zone of the other cell, leaving only a thin zone free of ionization in the two cells, the position of this range being controlled by said electrical voltages applied jointly and in addition to the electrodes of each of the two cells.
In a second form which is also very advantageous, this screen is, moreover, characterized in that it comprises two of said groups of two cells, these groups being superimposed in such a way that the two said thin areas free from ionization, each presented by a groups, intersect in the manner of coordinates and let appear only a point spot free of ionization in all the cells of the two groups, the position of this spot being controlled in a direction of coordinates by the voltages applied to the electrodes of one of the groups, and in the other coordinate direction, by the voltages applied to the electrodes of the other group.
The use according to the invention of this screen in this second very advantageous form for surface scanning in an image transducer is characterized in that said screen is placed in front of a luminosity transducer cooperating with a processing unit. video information, and in that said point spot is made to perform, by applying to said electrodes an adequate electrical signal, a surface, frame and line scan, corresponding to the synchronization component of the video information processed by said member.
An embodiment of the screen according to the invention, which can be produced in various assembly variants, some of which can be used for the surface scanning of television images, is now described, by way of example, in conjunction with the attached drawing, in which:
fig. 1 is a perspective and sectional view of a screen comprising a single cell;
fig. 2 is a perspective view of a screen formed from a group of two cells;
fig. 3 is a schematic sectional view illustrating the operation of the unit according to FIG. 2 in conjunction with an electro-luminescent panel and two polarized filters, and
fig. 4 is a perspective view illustrating the use of a screen comprising two groups of cells like that of FIG. 2, to perform a surface scan.
Consider first fig. 1; it can be seen that the cell is composed of a block 1, in the form of a plate, of transparent material, comprising an internal recess called hereafter, internal space 2, the area of which extends over the greater part of the block 1. This internal space 2 is sealed inside the unit 1, it has a particular trapezoidal section and is filled with an inert gas 5, for example neon; the two faces of this internal space, which are very close to each other at the lower part of block 1 and move away from each other as they approach the upper part of this block 1, are each covered with a layer 3, respectively 4, of transparent and electrically conductive material; these two layers are electrically connected to the outside via the conductors 6 and 7.
These two layers could also each be replaced by a mesh made of very fine threads relative to the width of the meshes.
We will then speak of a fine and loose grid relative to its extent. By this expression is meant that the grid, being fine, will have in one direction at least one pitch less than a tenth of the dimension over which it extends in this direction, and also that the grid, being loose, will be constituted in such a way that the area that it leaves free between its strands will be greater than the area that its strands mask.
These two layers 3 and 4 constitute electrodes whose role is to ionize the gas 5. When a sufficient voltage is applied between the electrodes 3 and 4, at least part of the gas 5 is ionized and a current can flow from one electrode to another; the greater this current, the greater the quantity of gas which will be ionized; when only a weak current will pass, only the part of the gas which is between the electrodes at the place where they are close to each other will be ionized, then, as and when the current will increase, the quantity of ionized gas will also increase and the ionization limit will move upwards, the ionization progressively gaining areas where the electrodes are farther and farther apart.
The surface, or the zone, where the gas will be ionized, will be proportional to the intensity of the current passing from one electrode to another; the progressive separation of the electrodes is intended to ensure the localization of this zone; in fact, for a given current, we will have a given ionization surface which will always tend to be located where the electrodes are closest together, that is to say that the ionization limit will be found at a line along which the distance between the two electrodes will always be the same. Thus, the geometric shape of the internal space 2 is of great importance, if the two faces, covered with the layer forming the electrodes, are strictly flat, the limit of the ionization zone will be a straight line which will move upward as the current increases between the electrodes.
As we know, in an ionization device of this kind, the voltage drop is practically independent of the current, it is for this reason that we still have in the circuit, the resistor 8 which serves to limit the current in function of the applied voltage V in a manner well known in the art of ionized gas stabilizer tubes.
If we now have a screen formed by a group of two cells like the one shown in FIG. 2 (in which the various elements are designated by the same reference signs as in fig. 1 but assigned the letters a or b depending on which of the cells to which they relate) it is possible, by arranging the two cells in such a way that their two internal spaces are found head-to-tail, and by applying to the pairs of electrodes of each of the two cells voltages varying complementarily, that is to say voltages, one of which increases as l 'the other decreases, so that the ionized zone of one of the cells almost entirely covers the non-ionized zone of the other cell, leaving no room between the two ionized zones of the cells,
than a thin ionization-free patch in both cells. The position of this range can then be controlled by acting on the value of the voltages applied to each of the cells.
In fig. 2, the ionized gas and the non-ionized gas have been represented in a different way, by naming 5na, respectively 5nb, the gas located in the non-ionized zone of cell a, respectively of cell b, and by naming 5ia, respectively 5ib , the gas located in the ionized zone of these cells.
Fig. 3 explains the use and operation of a device like that of FIG. 2. In this fig. 3, we see in section exactly the same elements as in FIG. 2, with, still in addition, two polarized filters 10 and 11 and an electroluminescent panel 9. In this figure, the rays of light polarized in a certain direction, corresponding to the direction of polarization of the filters 10 and 11, are represented by solid lines, while rays of light that are not polarized or polarized in the other direction are represented by dotted lines. The panel 9 emits unpolarized light rays, these are polarized by the filter 10, then, reach the first cell B.
In this cell, the rays passing through the non-ionized gas 5nb remain polarized as they were after their passage through the filter 10, on the other hand, the rays passing through the ionized gas, lose or modify their polarization.
Then all of these rays pass through the cell
A, and in this A cell, most of the rays which had not been modified by their passage through the B cell, must pass through the ionized gas 5ia and also lose or modify their ionization. Only a small portion of the rays pass neither in cell B nor in cell A of ionized gas, these rays therefore reach the polarizing filter 11 without having been affected in their polarization and, like the direction of polarization of filters 10 and 11 is the same, can pass through this second filter 11. On the other hand, all the rays which have been affected by a passage through the ionized gas, whether in cell B through the gas Sib or in cell A through the gas. gas 5ia, no longer have, on their arrival at the filter 11, the desired polarization to pass through this filter.
They are therefore stopped by this filter. Thus, of all the light emitted by the panel 9, only one light line will pass through the device, the position of which will correspond to that of the zone of the internal spaces where the gas is neither ionized nor in cell A,
nor in cell B. By acting on the voltages Va and
Vb applied to each of the cells, we can locate this light line at different levels over the height of the area covered by the internal spaces. It is also possible, with the help of voltages Va and Vb, to act on the width of this line which can be made extremely small, or, on the contrary, relatively large.
If now, as shown in fig. 4, we have one
on the other two groups of cells like the one shown in fig. 2, the light will no longer be able to pass through the available
sitive that at the place where the two lines of each of the two groups will overlap, that is to say only in one
area forming a point spot located at the inter
section of two busy beaches each delimited in one of the two groups. We can thus, by acting
on the voltages applied to the electrodes of the cells
of each of the two groups, have this
point spot a surface scan identical to that
that we have carried out at the spot in a
television.
Depending on the gas used to fill the inter spaces
nes, a weak, generally monochromatic luminescence, of a color dependent on the gas in question, is produced in the internal spaces. To prevent this
luminescence does not interfere with the operation of the device.
first, it is necessary to use a panel
electro-luminescent of strong luminous power
greater than the luminescence that can be produced by
ionized gas, and secondly, to place on the device
a chromatic filter stopping the corresponding rays
to this luminescence. Preferably, this chromati filter
that will be placed immediately under the polarized filter 11.
Different variations and different applications of this
device are possible. Let us first indicate the variants
concerning the mode of ionization of the gas. We could,
for example, instead of carrying out ionization by means of
two electrodes formed by two flat layers,
ionize the gas by means of a flat electrode and a
filiform electrode which would be located in FIG. 1, in
right where the lower edge of electrode 4 is located,
The planar electrode which would remain then being electrode 3.
In this case, the surface of ionized gas would no longer be exact.
fully proportional to the current flowing from an electric
trode to another, but the ionized surface current relationship
would rather be of logarithmic type; this would present
certain disadvantages regarding the complementarity of
voltages to be applied to two cells of the same group
to maintain a pass range of equal width
at all levels, but this particular configuration
electrodes would nevertheless be possible.
Another variant would consist in arranging the elec
trodes outside the internal space and perform the
ionization of the gas by means of an electric field
very high frequency. The ionization then depends not
no longer the instantaneous value of the voltage, but the value of its derivative as a function of time; in such a case, it is possible, instead of varying the voltage, that is to say the amplitude of the high-frequency signal, to vary its frequency, or even (in the case of a non-sinusoidal signal) its edge stiffness (or its harmonic content). The possibility of ionizing a gas in this way is mentioned, for example, in the manual Gas discharge tubes by Van der Horst 1964, Philips technical Library (p. 190).
The advantage of such a system would consist in that one would not necessarily need the first polarizing filter 10 (fig. 3 and 4) because, under certain conditions (magnetic field perpendicular to the light rays), the cell would be self-polarizing in the ionized areas and the filter 1 1 would completely stop the rays polarized in a direction different from its own while it would let pass at least in part, the unpolarized light. It would also be possible to constitute a multiple cell containing more than two electrodes and carrying out in the same internal space the ionization of the gas on both sides of the pass-through area. As one electrode may be common, such a multiple cell should include a number of electrodes at least equal to the number of single cells that this multiple cell replaces increased by one.
With regard to the various possible applications of this device, let us note, among others, the possibility of producing electrically concealable windows which can be used in various fields and in particular for the electrical control, possibly automatic, of the opening of a camera diaphragm. One of the main applications of the device could relate to television, recording and reproduction of images. For the reproduction of the images, a device similar to that of FIG. 4 would be ideal, the video modulation being conducted to the electroluminescent panel 9 and the synchronization information controlling an electronic device itself supplying the electrodes of the various cells of the device with the voltages required for carrying out the surface, frame and line scanning.
For shooting intended for television or for recording images, the electroluminescent panel will be replaced by a photosensitive electrical component while an appropriate lens will focus the image on the device in such a way that said photosensitive component receives each instant the optical information of a single point of the image seen by the objective "this point being determined by the position of said point spot in the area of the internal space of the cells of the device.
Let us also say that the device also enables the transmission, recording and reproduction of color images. It will suffice for this, during reproduction, to use a polychrome electroluminescent panel and to cause this panel to produce at each instant a luminescence of a color corresponding to the chrominence component of the video signal, and when shooting , to use a photosensitive electrical component capable of distinguishing colors.
The fact that the reproduction of the images or their recording is made in color or in black and white does not change the operation of the device; it should just be noted that for reproduction, the possibility of using a full color electroluminescent panel would solve the problem of reproducing images in a simple way
televised in color, the possibility of making such a polychrome electroluminescent panel being disclosed in the manual The Physics of Modern Electronics,
WA Gunther 1967 Dooever Pub. Co.
CLAIM I
Optical screen, characterized in that it comprises at least one plate-shaped cell, made of a material allowing light to pass, and having over at least part of its extent a sealed internal space filled with a gas, each cell being provided with electrodes capable of ionizing said gas in an area of the area covered by said internal space delimited by a contour being arranged in this area as a function of at least one of the electrical parameters relating to an electrical voltage applied to said electrodes , and in that it also comprises at least one polarized optical filter capable of forming an optical barrier for light rays affected as regards the polarization by a passage through said gas in the ionized state.
SUB-CLAIMS
1. Screen according to claim 1, intended in particular for the optical scanning of image fields, characterized in that it comprises at least one group of two of said cells, superimposed and having their internal space located in the same area, and whose electrodes are arranged in such a way that, with appropriate electrical voltages applied thereto, the ionized zone of one cell lies on the non-ionized zone of the other cell, leaving in said area only a thin area free from ionization in the two cells, the position of this range being controlled by said electrical voltages applied jointly and in addition to the electrodes of each of the two cells.
2. Screen according to sub-claim 1, characterized in that it comprises two of said groups of two cells, these groups being superimposed such that the two said thin areas free from ionization, each presented by one of the groups, intersect. in the manner of coordinates and let appear only a point spot free of ionization in all the cells of the two groups, the position of this spot being controlled in a direction of coordinate by the voltages applied to the electrodes of one of the groups, and in the other direction of coordinate by the voltages applied to the electrodes of the other group.
3. Screen according to claim I or one of subclaims 1 and 2, characterized in that several of said cells are combined into a multiple cell provided with a number of electrodes at least equal to the multiplicity factor increased by one, one. at least part of said internal spaces being united in one of them.
4. Screen according to claim 1 or one of subclaims 1 and 2, characterized in that it comprises only a said polarized filter, the latter being superimposed on all the cells on the side called to receive the light rays having passed through all the cells.
5. Screen according to claim I or one of subclaims 1 and 2, characterized in that it comprises at least two of said polarized filters, at least one being superimposed on all the cells on either side of all of them. this.
6. Screen according to sub-claim 5, characterized in that it comprises two of said filters, one on each side of the set of cells, and in that these two filters are polarized in parallel.
7. Screen according to claim I or one of subclaims 1 and 2, characterized in that it comprises a complementary filtering means selectively stopping the rays of particular wavelength which are emitted by the ionized gas itself.
8. Screen according to claim I or one of subclaims 1 and 2, characterized in that said gas comes from the group of inert gaseous elements: helium, neon, argon, krypton, xenon.
9. Screen according to claim I or one of subclaims 1 and 2, characterized in that at least one of the electrodes of each cell is constituted by a conductive layer allowing light to pass or by a thin and relatively loose conductive grid. to its extent, this layer or this grid extending over the entire area of said internal space.
10. Screen according to sub-claim 9, characterized in that the two electrodes of at least part of the cells consist of a said conductive layer or grid and extend over the entire area of said internal space, the distance. between the two electrodes, measured perpendicular to this area, increasing along one of the dimensions of this area.
CLAIM II
Use of the screen according to claim I and sub-claim 2, for surface scanning in an image transducer, characterized in that said screen is placed in front of a brightness transducer cooperating with a processing member of video information, and in that said point spot is made to perform, by applying to said electrodes an adequate electrical signal, a surface, frame and line scan, corresponding to the synchronization component of the video information processed by said member.
SUB-CLAIMS
11. Use according to claim II, for image reconstruction, characterized in that said brightness transducer is an electrolumimescent panel which is made to light up according to the modulation of the video signal processed on said member, this video signal being supplied to said organ from outside.
12. Use according to sub-claim 11, for the reproduction of color television images, characterized in that said electroluminescent panel is of the polychrome type and that it is made to produce at each instant a luminescence of a color corresponding to the chrominance component of the video signal.
13. Use according to claim II, for the analytical reading of an image, characterized in that said luminosity transducer is a photosensitive electrical component, and in that the image to be transmitted is focused on the optical screen so such that said photosensitive component receives at each instant the optical information from a single point of the image determined by the position of said point spot, the scanning effected by the latter corresponding to the synchronization component of video information that said member develops itself so as to translate the optical information received by said brightness transducer.
14. Use according to claim II or one of sub-claims 1 1 to 13, characterized in that a screen is employed in which several of said cells are combined into a multiple cell.
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