EP0949651B1 - Dispositif de conversion d'une image - Google Patents

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EP0949651B1
EP0949651B1 EP99400822A EP99400822A EP0949651B1 EP 0949651 B1 EP0949651 B1 EP 0949651B1 EP 99400822 A EP99400822 A EP 99400822A EP 99400822 A EP99400822 A EP 99400822A EP 0949651 B1 EP0949651 B1 EP 0949651B1
Authority
EP
European Patent Office
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image
photocathode
tube
local
target
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP99400822A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP0949651A1 (fr
Inventor
Philippe Pradere
Paul De Groot
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales Electron Devices SA
Original Assignee
Thales Electron Devices SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Thales Electron Devices SA filed Critical Thales Electron Devices SA
Publication of EP0949651A1 publication Critical patent/EP0949651A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0949651B1 publication Critical patent/EP0949651B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/86—Vessels; Containers; Vacuum locks
    • H01J29/89—Optical or photographic arrangements structurally combined or co-operating with the vessel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/02—Electrodes; Screens; Mounting, supporting, spacing or insulating thereof
    • H01J29/10—Screens on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted or stored
    • H01J29/36—Photoelectric screens; Charge-storage screens
    • H01J29/38—Photoelectric screens; Charge-storage screens not using charge storage, e.g. photo-emissive screen, extended cathode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/50—Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2229/00—Details of cathode ray tubes or electron beam tubes
    • H01J2229/89—Optical components associated with the vessel
    • H01J2229/8926—Active components, e.g. LCD's, indicators, illuminators and moving devices

Definitions

  • the subject of the present invention is a device for converting a picture.
  • the conversion carried out is the conversion of an image, transmitted by electromagnetic radiation, into an electronic image.
  • electromagnetic radiation is X-ray. It can nevertheless be a radiation of the visible domain.
  • the domain of the invention is mainly that of image intensifiers radiological, IIR. It can also be that of image intensifiers bright, IIL. Such intensifiers, in addition to conversion, realize amplification of the image signal.
  • Figure 1 shows an image intensifier device.
  • an x-ray tube 1 irradiates the body 2 with patient.
  • An anti-diffusing grid 3 eliminates X-rays passing through the body 2 the rays which are not radial.
  • a photocathode 5 delivers electrons focused on a target 6.
  • the photocathode is excited by the radiation to be converted and produced locally, in each place where it is excited, radiation electronics whose intensity is proportional to the intensity of the radiation electromagnetic incident.
  • the photocathode is associated with a scintillator which transforms X-rays, very short wavelength, in electromagnetic rays with length wave which are likely to excite photocathode 5.
  • the electrons are attracted towards the target by the presence of an anode.
  • the electrons are moreover subjected to deflections imposed by a field electric focusing.
  • the electric field is induced by a game of electrodes 7 brought to adequate potentials.
  • the focusing device itself brings into the image known deformations, the correction of which has already been envisaged in the state of the technique.
  • the most well-known deformation is cushion distortion. She is due to the spherical nature of the entry face of the tube 4. We know with correction electrodes, as well as with electronic devices for target reading correct it accordingly.
  • the deformation imposed by the parasitic magnetic influences is a so-called S deformation. Its effect is twofold. It results first, in what concerns a component, transverse to the focusing axis, of the field harmful magnetic, in a substantially homogeneous translation (at the first order) of all points, or pixels, of the image on the target. In addition, in what concerns the axial component of the harmful magnetic field, this is combines with the component transverse to the axis of focus of the speed electrons. It leads to a differential rotation of the image around the focus axis. The amplitude of this rotation depends on the component transverse speed and non-homogeneous attenuation of the shielding magnetic tube. We know that, under these conditions, the distortion in pixels rotation of the image obtained is all the more important as the distance between these pixels in the center of the image is small.
  • a first solution consisted in providing a casing 8 of the image intensifier tube of a layer of material magnetic to channel the magnetic fields into this layer disruptors.
  • the best known magnetic material used is ⁇ metal.
  • This ⁇ metal is a Nickel Iron alloy which concentrates the field lines. he it is also possible to provide the inlet 9 of the tube with such a layer of material magnetic, but very thin, in order to obtain a better protection.
  • Target 6 consists of a layer of phosphors which emit of light under the excitation of electronic rays, by effect of cathodoluminescence.
  • the image formed on target 6 is then read by different devices. For example it can be read by a camera 11 film. In this case we record a succession of images produced on target 6.
  • the image can also be read, if it is unique, by a camera 12.
  • the image is read by a television camera 13. In particular the camera 13 digitizes the image.
  • the corrected image or the raw image is presented on a monitor 15.
  • the principle of the correction consists in taking an image of a test pattern placed on the path of electromagnetic radiation, for example in the plane Entry 9 of IIR.
  • the target is known by construction and constitutes the reference of the undistorted image.
  • the processor 14 compares the perfect image of the target with the revealed image of the target. This comparison gives a information on the distortion suffered by the image, and which is therefore imposed by the chain 4, 13, 15. From this distortion information, we can calculate a reverse distortion function.
  • the inverse distortion function is then applied to the digital image of patient 2's body delivered by the camera 13 to correct it.
  • the object of the invention is to remedy this problem by noting that useful images are not permanently acquired by tube 4.
  • the invention includes means, permanently mounted in the tube 4, to constitute an image in real time sight.
  • this can be done in two ways. On the one first way, a periodic pattern is incorporated into the inlet of the tube, or a grid, which alters all images in a known manner. The alteration produced geographically in places whose position on an image theoretical (without distortion) is known in advance.
  • the alteration is not definitive, it can be brought or not, in real time, in the useful image.
  • the image of the target is blurred in the useful image during the acquisition of the useful image, then the image of the test pattern is not blurred during the acquisition of the test pattern image.
  • the invention therefore relates to an image conversion device transmitted by electromagnetic radiation in an image electronic device comprising, in an electronic tube, a photocathode excited by electromagnetic radiation, a target, and means of focusing on the target of the electron trajectories produced by the photocathode, characterized in that it includes means of alteration, integrated into the tube, to locally alter a conversion rate electromagnetic - electronic and to produce an electronic image with contrasting areas at the location of local alterations, and means of alternative real-time processing of the altered image and the corrected image of the transmitted image.
  • FIG. 2 shows the improvement made to the device of the Figure 1 in the context of the invention.
  • the tube 4 is mounted in a box 16.
  • the entry face 18 is for example made of aluminum or plastic.
  • the envelope 4 of the tube is made of stainless steel.
  • tube 4 was made of glass.
  • the photocathode consisting of a layer of Sb-K2-Cs material is attached to a scintillator 19 which, in a solution preferred is Cesium Iodide, Csl.
  • the scintillator 19 is itself carried by a support 20 which, in one example, is made of aluminum.
  • the envelope 4 of the tube at the place where this tube receives the radiation electromagnetic has a thickness between 0.5 mm and 1.5 mm.
  • the support 20 of scintillator 19 also has a thickness of between 0.5 mm and 1.5 mm. In an example, the thickness of the layer of scintillator 19 is of the order of 0.5 mm.
  • the thickness of the photocathode layer 5 is less than a micrometer.
  • pellets 22 are insulating and are intended to electrically isolate the photocathode 5 brought to a zero voltage with respect to the envelope of the tube 4 carried, it, to a voltage of 100 to 300 volts.
  • the support 20 includes deformations 23.
  • deformations 23 are grooves or holes (not through) located on the face of the support 20 which receives the radiation 17.
  • the depth of these grooves or holes is of the order of 0.2 mm.
  • these hollow deformations 23 are replaced by other hollow deformations 24 produced on the face of the support 20 intermediate between this support 20 and the scintillator 19 (or the photocathode 5 which is curved).
  • an inlet window 25 of the tube 4, formed by the part of the casing 4 of the tube opposite the inlet face 18, has grooves or holes 26 playing the same role as the holes or grooves 23 and 24.
  • this may result in a parallax error.
  • protrusions 27 can be produced on the face of the support 20 which receives the radiation 17. These protrusions can also be produced on the internal face of the window 25 of the tube 4, with in this case the risk parallax error raised. Holes and grooves can be made by tools such as milling cutters or drills. These holes and these grooves as well as the protrusions can also be produced by stamping or stamping. In the latter case the stiffness of the sides of grooves maybe attenuated. We will see later that this defect has no consequences.
  • Distortion references can also be obtained by making deposits of materials instead of the protrusions 27 more absorbent, or conversely in other places deposits of material less absorbent.
  • These deposits can be paint markings. These can be obtained by printing or filing after engraving chemical layer of a photoresist or polymer deposited on the surface to be treated. The marking can be added to an entry face of the tube, or on the faces of layers of material interposed between it and the photocathode.
  • One can also provide for inclusion in the support 20, or the inlet face 25 of tube 4, balls of more or less transparent material to the radiation to be received with the converter.
  • a window 28 in the envelope 4 of the tube is out of the radiation field to be converted.
  • a laser beam 29 (essentially a single ray, especially if the source is not a laser source), produced for example by a laser source 30, illuminates the rear face of photocathode 5. Under the effect of this illumination it emits electronic radiation 31 indicative of where it was excited by ray 29.
  • the emission from source 30 will be pulsed.
  • the duration of taking a radiographic image is of the order of 5 ms.
  • Each radiographic image is separated from an radiographic image following by a time interval during which one proceeds to the acquisition of the target image.
  • the signal delivered by photocathode 5 is in this case far superior to that delivered by photocathode 5 in reservation of X-rays.
  • the acquisition time of the distorted image by the target is 5 ms.
  • the laser source 30 must therefore be pulsed with a frequency of the order of 80 kHz. Note that in what concerns the position of the source 31, it is possible to do without the window 28 and place it inside the envelope of the tube 4.
  • auxiliary light radiation can be provided to allow auxiliary light radiation to pass through holes opening 32 made throughout the thickness of the support 20. These holes are made with the desired density.
  • a third embodiment of the invention comprises the realization of a grid 33 whose shape adapts perfectly to the shape spherical of the entry window 25.
  • This grid 33 can slide alternately on the entry window 25.
  • the principle of acquisition with this third mode consists in mobilizing the grid, for example in making it move during the useful shot.
  • bars 34 of grid 33 spread their absorption effect over the entire image: this being affected uniformly.
  • this target is constituted by the grid 33 stopped in a particular position.
  • of the means symbolized by an arrow 35 for moving the grid 33 may include an electromagnetic vibrating pot.
  • Figures 3a and 3b show the shape of the deformations, marks, and luminous spots, of round shapes, recommended in the invention respectively before and after conversion.
  • a diameter of these references equivalent to the size, reported on the face input 9 of the IIR, from 2 to 4 pixels.
  • Figure 3b shows the electronic image performed on target 6 in correspondence with these references.
  • the images of these references are imperfectly distorted on the one hand, and their positions in the picture are distorted on the other hand.
  • the position of the center 36 of these spots make it possible to determine the distortions 37 of their alignments.
  • the corrections to be assigned to the images are deduced therefrom by interpolation. revealed.
  • Figures 4a and 4b show under the same conditions the effects of replacing the holes with grooves.
  • the advantage of using grooves is to allow a measurement of all the points 38 of the axes of the grooves and deduce the alignments 39 resulting from the image of these grooves. In this case the intersections 40 of the alignments 39 can be estimated much more precisely.
  • FIG. 5 shows the evolution of the amplitude A of a signal 42 electronics detected on target 6 based on an abscissa x on this target.
  • This signal which presents an evolution relative to the nature of the body 2 interposed presents on the abscissa x0 a variation of amplitude 41, here positive, due to a decrease in the absorption of electromagnetic radiation at measure.
  • a modification 41 of the signal could be negative in the case where there would be extra thicknesses.
  • FIG. 6 shows that the determination of the alignments 39 can allow to obtain the locations of intersections 40 with precision greater than a fraction of a pixel.
  • Pulse 41 here considerably enlarged gives rise to a Gaussian curve shape which we know how to find the abscissa position of the mean.
  • Figure 7 shows the principle of the invention.
  • the converter the image intensifier
  • the converter is placed in a part completely isolated from the harmful magnetic field, especially terrestrial field.
  • the walls of the room are covered with a layer of ⁇ metal which concentrates the magnetic field.
  • the picture as well obtained from the test pattern is stored in a memory 43 of the processor of images 14.
  • This memorized image is for example a file listing a collection of addresses, abscissa and ordinate, corresponding to grid points constituting the target.
  • the useful image that of patient 2 by example, and that of the test chart.
  • the grooves 44, 45 made on this target are converted into images 46 and 47 respectively on target 6.
  • the resulting deformations are globally deformations in S.
  • point 48 of competition of grooves 44 and 45 the position of which is known from memory 43, has moved to position 49.
  • the processor 14 is capable of processing the image of Figure 3b or Figure 4b to develop the coordinates of images 49 of the competition points 48.
  • This development is of known type, it is implemented in the application to the CT scanners mentioned above. Starting from the perfect image of the test pattern stored in the memory 43 and the image acquired in real time from the target, the processor 14 performs a comparison 50 and produces an inverse function 51 of distortion. This inverse distortion function 51 is then applied to the useful image 52 of patient 2 to produce by correction the corrected image 53. The latter correction is also of type known in the previous application.
  • references made in the invention must have a contrast preferably weak so as not to saturate the useful image acquired at the same time them. Indeed, see Figure 6, saturation does not allow find the position of the mean.
  • contrast preferably weak so as not to saturate the useful image acquired at the same time them. Indeed, see Figure 6, saturation does not allow find the position of the mean.
  • alternative acquisition especially with source 30 or with illumination by an auxiliary source through holes 32, we can accept more contrasted signals.

Landscapes

  • Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

La présente invention a pour objet un dispositif de conversion d'une image. La conversion réalisée est la conversion d'une image, transmise par un rayonnement électromagnétique, en une image électronique. Dans un exemple préféré, le rayonnement électromagnétique est un rayonnement X. Il peut néanmoins être un rayonnement du domaine visible. Le domaine de l'invention est principalement celui des intensificateurs d'images radiologiques, IIR. Il peut également être celui des intensificateurs d'images lumineuses, IIL. De tels intensificateurs, en plus de la conversion, réalisent une amplification du signal d'image.
La figure 1 montre un dispositif intensificateur d'images. Par exemple dans le domaine médical, un tube à rayon X 1, irradie le corps 2 d'un patient. Une grille antidiffusante 3 élimine du rayonnement X traversant le corps 2 les rayons qui ne sont pas radiaux. Dans un tube électronique 4, une photocathode 5 délivre des électrons focalisés sur une cible 6. La photocathode est excitée par le rayonnement à convertir et produit localement, en chaque endroit où elle est excitée, un rayonnement électronique dont l'intensité est proportionnelle à l'intensité du rayonnement électromagnétique incident. Dans le domaine de la radiologie, la photocathode est associée à un scintillateur qui transforme les rayons X, à longueur d'onde très courte, en des rayons électromagnétiques à longueur d'onde plus grande et qui sont susceptibles d'exciter la photocathode 5. Les électrons sont attirés en direction de la cible par la présence d'une anode. Les électrons sont en plus soumis à des déflexions imposées par un champ électrique de focalisation. Le champ électrique est induit par un jeu d'électrodes 7 portées à des potentiels adéquats.
Au moment de leur arrachement de la photocathode 5, la vitesse des électrons est très faible. La vitesse des électrons, combinée à leur charge, constitue un courant électrique. Les électrons sont alors soumis, malheureusement, selon la loi de Lentz, à des déflexions parasites imposées par tous les champs magnétiques existant sur leur parcours. L'influence magnétique néfaste la plus connue est celle résultant du champ magnétique terrestre.
Le dispositif de focalisation apporte lui-même dans l'image des déformations connues, dont la correction a déjà été envisagée dans l'état de la technique. La déformation la plus connue est la distorsion en coussin. Elle est due à la nature sphérique de la face d'entrée du tube 4. On sait avec des électrodes de correction, ainsi qu'avec des dispositifs électroniques de lecture de la cible la corriger en conséquence.
La déformation imposée par les influences magnétiques parasites est une déformation dite en S. Son effet est double. Il résulte d'abord, en ce qui concerne une composante, transverse à l'axe de focalisation, du champ magnétique néfaste, en une translation sensiblement homogène (au premier ordre) de tous les points, ou pixels, de l'image sur la cible. En plus, en ce qui concerne la composante axiale du champ magnétique néfaste, celle-ci se combine avec la composante transverse à l'axe de focalisation de la vitesse des électrons. Elle conduit à une rotation différentielle de l'image autour de l'axe de focalisation. L'amplitude de cette rotation dépend de la composante transverse de vitesse et de l'atténuation non homogène du blindage magnétique du tube. On sait que, dans ces conditions, la distorsion en rotation des pixels de l'image obtenue est d'autant plus importante que l'écart de ces pixels au centre de l'image est faible.
La compensation de ces dernières distorsions a été envisagée dans l'état de la technique. Une première solution a consisté à munir une enveloppe 8 du tube intensificateur d'images d'une couche de matériau magnétique pour canaliser dans cette couche les champs magnétiques perturbateurs. Le matériau magnétique utilisé le plus connu est du µ métal. Ce µ métal est un alliage de Nickel Fer qui concentre les lignes de champ. Il est aussi possible de munir l'entrée 9 du tube d'une telle couche de matériau magnétique, mais d'épaisseur très faible, afin d'obtenir une meilleure protection.
Pour tenter d'éliminer les effets les plus gênants de la composante axiale du champ magnétique terrestre, on a même prévu de disposer près de l'entrée du tube 4 une bobine 10 produisant un champ magnétique axial, mais de valeur opposée à la valeur de la composante axiale du champ magnétique terrestre. Alors que, sans correction, les rotations des pixels sous l'effet de la distorsion peuvent être de l'ordre de 10 mm, avec ces moyens de compensation, elles peuvent être réduites de moitié. Cependant, dans le cas des images à haute résolution, où la taille d'un pixel est de l'ordre de 200 à 300 micromètres, une telle distorsion est encore équivalente à un écart de 15 à 25 pixels. C'est beaucoup trop pour certaines applications.
La cible 6 est constituée d'une couche de luminophores qui émettent de la lumière sous l'excitation des rayons électroniques, par effet de cathodoluminescence. L'image constituée sur la cible 6 est ensuite lue par différents dispositifs. Par exemple elle peut être lue par une caméra 11 cinématographique. Dans ce cas on enregistre une succession d'images produites sur la cible 6. L'image peut également être lue, si elle est unique, par un appareil photographique 12. Dans une solution préférée de l'invention, l'image est lue par une caméra de télévision 13. En particulier la caméra 13 numérise l'image.
Il est connu dans le cadre de cette utilisation préférée de corriger à l'aide d'un processeur numérique d'image 14 en relation avec la caméra 13 les distorsions résultant des influences parasites du champ magnétique. L'image corrigée ou l'image brute est présentée sur un moniteur 15. Le principe de la correction consiste à relever une image d'une mire placée sur le trajet du rayonnement électromagnétique, par exemple dans le plan d'entrée 9 de l'IIR. La mire est connue par construction et constitue la référence de l'image non distordue. Avec la chaíne 4, 13, 15, l'image de la mire obtenue révèle les distorsions dues au champ magnétique dans les conditions d'acquisition. Le processeur 14 compare ensuite l'image parfaite de la mire avec l'image révélée de la mire. Cette comparaison donne une information sur la distorsion subie par l'image, et qui est donc imposée par la chaíne 4, 13, 15. À partir de cette information de distorsion, on peut calculer une fonction de distorsion inverse. La fonction de distorsion inverse est alors appliquée à l'image numérique du corps du patient 2 délivrée par la caméra 13 pour la corriger.
Cette technique est mise en oeuvre notamment dans les tomodensitomètres. En effet pour ces appareils, la précision du dixième de pixel est recherchée d'une part. D'autre part, heureusement pour ces appareils, les orientations du tube 4 dans l'espace, par rapport au champ magnétique terrestre, peuvent être facilement identifiées. En effet, de tels appareils possèdent un axe de rotation, le tube 4 devant occuper des positions radiales prédéterminées autour de cet axe de rotation. Il est donc possible, pour chaque orientation du tube 4 autour de cet axe de rotation, de relever une fonction inverse de distorsion et d'indexer la correction des images délivrées par le tomodensitomètre en fonction de cet angle d'orientation lors de l'acquisition.
Une telle technique n'est cependant pas possible à utiliser dans un appareil pour lequel la position de l'IIR n'est pas repérée, notamment dans le cadre des appareils de radiologie comportant un bras incurvé en arc de cercle sur lequel le tube 4 se déplace en rotation. Ces appareils sont communément appelés des C-arm. En effet, ce bras incurvé est lui-même fixé à un arbre qui permet la rotation de ce bras autour d'un deuxième axe de rotation, perpendiculaire à l'axe de rotation du tube 4 le long du bras incurvé. En outre, l'arbre et lui-même monté sur un pivot rotatif. De ce fait le tube 4 possède trois degrés de liberté en rotation. Pour chacun de ces degrés le tube 4 peut occuper, en fonction des besoins, n'importe qu'elle place. De ce fait la cartographie des fonctions inverses de distorsion à relever est infinie. En pratique, cette solution ne peut pas être utilisée pour des appareils de ce type.
L'invention a pour objet de remédier à ce problème en constatant que les images utiles ne sont pas acquises en permanence par le tube 4. Dans l'invention, on réalise alors une acquisition quasiment en temps réel d'une image de la mire, pendant, ou avant ou après, l'acquisition de chaque image du corps. Pour y arriver plus facilement, l'invention comporte des moyens, montés à demeure dans le tube 4, pour constituer en temps réel une image de la mire. Dans un exemple ceci peut être réalisé de deux façons. D'une première façon, on incorpore dans l'entrée du tube un motif périodique, ou une grille, qui altère toutes les images d'une manière connue. L'altération se produit géographiquement en des endroits dont la position sur une image théorique (sans distorsion) est connue à l'avance. On relève les effets de ces altérations dans l'image réelle, on les compare à l'image théorique, et on en déduit une correction à apporter à l'image utile du corps. Dans un autre mode, l'altération n'est pas définitive, elle peut être apportée ou non, en temps réel, à l'image utile. Par exemple, on éclaire par intermittence la photocathode avec un rayonnement lumineux auxiliaire y produisant des traces représentatives de la grille. Ou bien, l'image de la mire est brouillée dans l'image utile pendant l'acquisition de l'image utile, puis l'image de la mire n'est pas brouillée pendant l'acquisition de l'image de la mire. Selon l'invention, dans ces cas d'altération définitive ou non, il est possible d'effectuer un relevé alternatif de l'image utile et de l'image de la mire. Dans ces deux cas, on verra qu'il est également possible d'effectuer une lecture simultanée des deux images.
L'invention a donc pour objet un dispositif de conversion d'une image transmise par un rayonnement électromagnétique en une image électronique comportant, dans un tube électronique, une photocathode excitée par le rayonnement électromagnétique, une cible, et des moyens de focalisation sur la cible des trajectoires d'électrons produits par la photocathode, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'altération, intégrés au tube, pour altérer localement un taux de la conversion électromagnétique - électronique et pour produire une image électronique avec des zones contrastées à l'endroit des altérations locales, et des moyens d'élaboration alternative en temps réel, de l'image altérée et de l'image corrigée de l'image transmise.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui accompagnent. Celles-ci ne sont données qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent :
  • figure 1 déjà commentée : la représentation d'un intensificateur d'images utilisable dans l'invention comme dispositif de conversion ;
  • figure 2 : la représentation du perfectionnement apporté par l'invention au dispositif de la figure 1 ;
  • figures 3a à 4b : des exemples de mire utilisables dans le dispositif de l'invention et leurs images distordues ;
  • figure 5 : une modification d'un signal d'image due à la présence permanente de la mire ;
  • figure 6 : une représentation d'une méthode appropriée pour obtenir des corrections aussi précises qu'une fraction de pixel ;
  • figure 7 : une illustration de la mise en oeuvre en temps réel de l'invention.
La figure 2 montre le perfectionnement apporté au dispositif de la figure 1 dans le cadre de l'invention. On y distingue le tube 4, la photocathode 5 et la cible 6. Le tube 4 est monté dans un caisson 16. Les rayonnements électromagnétiques 17, notamment un rayonnement X, pénètrent dans le caisson 16 par une face d'entrée 18, correspondant à la référence 9 sur la figure 1. La face d'entrée 18 est par exemple réalisée en aluminium ou en plastique. Dans un exemple, l'enveloppe 4 du tube est réalisée en acier inoxydable. Autrefois le tube 4 était en verre. Dans le cadre de l'application radiologique, la photocathode constituée d'une couche de matériau Sb-K2-Cs est accolée a un scintillateur 19 qui, dans une solution préférée, est en Iodure de Césium, Csl. Le scintillateur 19 est lui-même porté par un support 20 qui, dans un exemple, est en aluminium. L'enveloppe 4 du tube à l'endroit où ce tube reçoit les rayonnements électromagnétiques a une épaisseur comprise entre 0,5 mm et 1,5 mm. Le support 20 du scintillateur 19 a également une épaisseur comprise entre 0,5 mm et 1,5 mm. Dans un exemple l'épaisseur de la couche du scintillateur 19 est de l'ordre de 0,5 mm. L'épaisseur de la couche de photocathode 5 est inférieure au micromètre.
Afin de maintenir la photocathode 5 sur le tube 4 son support 20 y est fixé par des pattes 21 et des pastilles de céramiques 22. Les pastilles 22 sont isolantes et ont pour but d'isoler électriquement la photocathode 5 portée à une tension nulle par rapport à l'enveloppe du tube 4 portée, elle, à une tension de 100 à 300 volts.
Dans un premier exemple de réalisation du perfectionnement de l'invention, pour réaliser les références d'une mire, le support 20 comporte des déformations 23. Par exemple les déformations 23 sont des rainures ou des trous (non débouchants) situés sur la face du support 20 qui reçoit le rayonnement 17. Dans un exemple, la profondeur de ces rainures ou trous est de l'ordre de 0,2 mm. À l'endroit de ces trous, le pouvoir absorbant du support 20 est réduit. Il en résulte une modification de l'image formée sur la cible 6. En première variante, ces déformations 23 creuses sont remplacées par d'autres déformations creuses 24 réalisées sur la face du support 20 intermédiaire entre ce support 20 et le scintillateur 19 (ou la photocathode 5 qui est courbe). Dans cette première variante la diminution d'absorption résultante est augmentée par la déformation, le cas échéant, de la croissance du Csl à cet endroit. La tache résultant dans l'image en est augmentée. Dans une seconde variante, une fenêtre d'entrée 25 du tube 4, formée par la partie de l'enveloppe 4 du tube en regard de la face d'entrée 18, comporte des rainures ou des trous 26 jouant le même rôle que les trous ou rainures 23 et 24. Cependant compte tenu de l'écart existant entre le support 20 et la face d'entrée 25, il peut en résulter une erreur de parallaxe. Il est par contre apparu que la réalisation de références sur la face d'entrée 18 ne conduisait pas à des résultats exploitables du fait d'une erreur de parallaxe trop importante.
Ces déformations de type positif, qui produisent globalement une plus grande transparence de l'entrée du tube peuvent être réalisées notamment par emboutissage ou gravure. Elles peuvent être remplacées par ces déformations agissant dans le sens négatif. Par exemple des protubérances 27 peuvent être réalisées sur la face du support 20 qui reçoit les rayonnements 17. Ces protubérances peuvent également être réalisées sur la face interne de la fenêtre 25 du tube 4, avec dans ce cas le risque d'erreur de parallaxe évoqué. Les trous et les rainures peuvent être réalisés par des outils tels que des fraises ou des perceuses. Ces trous et ces rainures ainsi que les protubérances peuvent aussi être réalisées par matriçage ou estampage. Dans ce dernier cas la raideur des flancs des rainures peut-être atténuée. On verra par la suite que ce défaut n'a pas de conséquences. Les références de distorsion peuvent être également obtenues en réalisant au lieu des protubérances 27 des dépôts de matériaux plus absorbant, ou à l'inverse à d'autres endroits des dépôts de matériau moins absorbant. Ces dépôts peuvent être des marquages à la peinture. Ces derniers peuvent être obtenus par impression ou dépôt après gravure chimique d'une couche de photorésist ou de polymère déposée sur la surface à traiter. Le marquage peut être rapporté sur une face d'entrée du tube, ou sur des faces de couches de matériaux interposés entre celle-ci et la photocathode. On peut aussi prévoir l'inclusion dans le support 20, ou la face d'entrée 25 du tube 4, de billes de matériau plus ou moins transparent aux rayonnements à recevoir avec le convertisseur.
Dans une autre méthode de réalisation de la mire, il est prévu de ménager une fenêtre 28 dans l'enveloppe 4 du tube. La fenêtre 28 est hors du champ du rayonnement à convertir. Par cette fenêtre 28, un rayon laser 29 (essentiellement un rayon unique, notamment si la source n'est pas une source laser), produit par exemple par une source laser 30 vient éclairer la face arrière de la photocathode 5. Sous l'effet de cet éclairement celle-ci émet un rayonnement électronique 31 révélateur de l'endroit où elle a été excitée par le rayon 29. On peut faire balayer l'arrière de la photocathode 5 par le rayon 29. De préférence, l'émission de la source 30 sera pulsée. Par exemple pour une image de 400 mm par 400 mm, où on prévoira des références, déformations ou marques lumineuses, tous les 20 mm, il faudra produire 400 marques dans le signal d'une image. Dans le cadre d'une application en radioscopie ou radiographie avec 15 images par seconde, la durée de prise de cliché d'une image radiologique est de l'ordre de 5 ms. Chaque image radiographique est séparée d'une image radiographique suivante par un intervalle temporel au cours duquel on procède à l'acquisition de l'image de la mire. Compte tenu de la puissance de la source 30 il est possible que le signal délivré par la photocathode 5 soit dans ce cas bien supérieur à celui délivré par la photocathode 5 en réservation des rayons X. On peut estimer que la durée d'acquisition de l'image distordue de la mire est de 5 ms. Pour les 400 marques la source laser 30 doit donc être pulsée avec une fréquence de l'ordre de 80 kHz. On notera qu'en ce qui concerne la position de la source 31, il est envisageable de se passer de la fenêtre 28 et de la placer à l'intérieur de l'enveloppe du tube 4.
Plutôt que d'éclairer la photocathode 5 par l'arrière il peut être prévu de laisser passer un rayonnement lumineux auxiliaire par des trous débouchant 32 réalisés dans toute l'épaisseur du support 20. Ces trous sont réalisés avec la densité voulue.
Un troisième mode de mise en oeuvre de l'invention comporte la réalisation d'une grille 33 dont la forme s'adapte parfaitement à la forme sphérique de la fenêtre d'entrée 25. Cette grille 33 peut glisser alternativement sur la fenêtre d'entrée 25. Le principe de l'acquisition avec ce troisième mode consiste à mobiliser la grille, par exemple à la faire bouger pendant le cliché utile. Dans ce cas des barres 34 de la grille 33 répartissent leur effet d'absorption sur toute l'image : celle-ci en étant affecté uniformément. Au moment de l'acquisition de l'image de la mire, cette mire est constituée par la grille 33 arrêtée dans une position particulière. Des moyens symbolisés par une flèche 35 de mise en mouvement de la grille 33 peuvent comporter un pot vibrant électromagnétique.
Les figures 3a et 3b montrent l'allure des déformations, marques, et taches lumineuses, de formes rondes, préconisées dans l'invention respectivement avant et après conversion. Par exemple, on choisira un diamètre de ces références équivalent à la taille, rapportée sur la face d'entrée 9 de l'IIR, de 2 à 4 pixels. La figure 3b montre l'image électronique réalisée sur la cible 6 en correspondance de ces références. Les images de ces références sont déformées imparfaitement d'une part, et leurs positions dans l'image sont distordues d'autre part. Quand on réalise des références ponctuelles on recherche, pour effectuer la correction de distorsion des images, la position du centre 36 de ces taches. Les alignements de ces centres 36 permettent de déterminer les distorsions 37 de leurs alignements. On en déduit par interpolation les corrections à affecter aux images révélées.
Les figures 4a et 4b montrent dans de mêmes conditions les effets du remplacement des trous par des rainures. L'avantage d'utiliser les rainures est de permettre une mesure de tous les points 38 des axes des rainures et d'en déduire les alignements 39 résultant de l'image de ces rainures. Dans ce cas les intersections 40 des alignements 39 peuvent être estimés beaucoup plus précisément.
La figure 5 montre l'évolution de l'amplitude A d'un signal 42 électronique détecté sur la cible 6 en fonction d'une abscisse x sur cette cible. Ce signal qui présente une évolution relative à la nature du corps 2 interposée présente à l'abscisse x0 une variation d'amplitude 41, ici positive, due à une diminution de l'absorption du rayonnement électromagnétique à mesurer. Une modification 41 du signal pourrait être négative dans le cas où il y aurait des surépaisseurs. Compte tenu de la nature locale de la variation du signal 42, il est possible de traiter le signal 42 d'image, par exemple par voisinage, pour en éliminer l'impulsion 41. Il est possible ensuite de déduire du signal mesuré le signal dans lequel l'impulsion 41 a été éliminée. Dans ce cas, il restera un signal révélateur des impulsions 41 seules. Ceci permet d'expliquer qu'il est possible d'acquérir simultanément le signal 42 relatif à l'image transmise et le signal 41 relatif à l'image de la mire. Bien entendu, il est possible d'obtenir cycliquement dans le temps, d'une part le signal 42 et alternativement le signal 41 seul. Ceci est par exemple le cas de variante avec la source lumineuse 30 ou la grille animée 33. Dans le cas de l'acquisition permanente, on peut faire en sorte que l'impulsion 41 soit faible par rapport à la dynamique du signal 42. La déduction de ce signal 42, après filtrage, peut conduire à obtenir une image des signaux 41 très bruitée. On choisira en conséquence d'une part le niveau de variation d'absorption imposé par la présence permanente de la mire et d'autre part le nombre des trous et rainures à y réaliser. Plus les trous sont profonds plus le contraste est élevé, moins il y a besoin de références. Pour des rainures peu profondes on choisira de les rendre plus nombreuses.
La figure 6 montre que la détermination des alignements 39 peut permettre d'obtenir les lieux des intersections 40 avec une précision supérieure à une fraction de pixel. L'impulsion 41, ici considérablement agrandie donne lieu à une forme en courbe de Gauss dont on sait retrouver la position en abscisse de la moyenne.
La figure 7 montre le principe de l'invention. Au laboratoire, au cours d'une expérimentation de calibration, on mesure l'image parfaite de la mire. Dans ce but, le convertisseur, l'intensificateur d'images, est placé dans une pièce complètement isolée du champ magnétique néfaste, notamment du champ terrestre. Par d'exemple les murs de la pièce sont recouverts d'une couche de µ métal qui concentre le champ magnétique. L'image ainsi obtenue de la mire est mémorisée dans une mémoire 43 du processeur d'images 14. Cette image mémorisée est par exemple un fichier recensant une collection d'adresses, d'abscisses et d'ordonnées, correspondant aux points de la grille constituant la mire. Au moment de l'utilisation, on acquiert alternativement (ou en même temps) l'image utile, celle du patient 2 par exemple, et celle de la mire. Ces images comportent des déformations identiques. Du fait de la position dans l'espace du tube 4, et des perturbations que lui apporte dans cette position le champ magnétique terrestre, les rainures 44, 45 réalisée sur cette mire se convertissent en des images respectivement 46 et 47 sur la cible 6. Les déformations résultantes sont globalement des déformations en S. On constate que le point 48 de concours des rainures 44 et 45, dont la position est connue par la mémoire 43, s'est déplacé à la position 49. Le processeur 14 est capable de traiter l'image de la figure 3b ou de la figure 4b pour élaborer les coordonnées des images 49 des points de concours 48. Cette élaboration est de type connu, elle est mise en oeuvre dans l'application aux tomodensitomètres citée ci-dessus. En partant de l'image parfaite de la mire stockée dans la mémoire 43 et de l'image acquise en temps réel de la mire, le processeur 14 effectue une comparaison 50 et produit une fonction 51 inverse de distorsion. Cette fonction inverse de distorsion 51 est un ensuite appliquée à l'image utile 52 du patient 2 pour produire par correction l'image corrigée 53. Cette dernière correction est également de type connu dans l'application précédente.
Les références réalisées dans l'invention doivent avoir un contraste de préférence faible pour ne pas saturer l'image utile acquise en même temps qu'eux. En effet, confer figure 6, la saturation ne permet pas de rechercher la position de la moyenne. Par contre, en acquisition alternative, notamment avec la source 30 ou avec l'éclairement par une source auxiliaire au travers des trous 32, on peut accepter des signaux plus contrastés.
Du fait de la mesure de l'image de la mire distordue, il est possible ensuite de faire subir à l'image acquise un traitement dans lequel cette image de mire distordue est enlevée et d'où il résulte que l'image transmise est seule prise en compte.

Claims (11)

  1. Dispositif de conversion d'une image transmise par un rayonnement (17) électromagnétique en une image électronique comportant, dans un tube (4) électronique, une photocathode (5) excitée par le rayonnement électromagnétique, une cible (6), et des moyens (7) de focalisation sur la cible des trajectoires d'électrons produits par la photocathode, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (23) d'altération, intégrés au tube, pour altérer localement un taux de la conversion électromagnétique - électronique et pour produire une image électronique avec des zones contrastées à l'endroit des altérations locales, et des moyens d'élaboration alternative en temps réel, de l'image altérée (44-49, 52) et de l'image corrigée (53) de l'image (17) transmise.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'altération comportent des modifications (23, 27) locales de la transparence aux rayonnements électromagnétiques d'une face (25) d'entrée du tube, ou de couches (19, 20) de matériaux interposés entre celle-ci et la photocathode.
  3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la modification de transparence est positive, par réductions locales d'épaisseur notamment par emboutissage ou gravure, et ou par réalisation de zones avec un pouvoir absorbant moins fort des rayons électromagnétiques.
  4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la modification de transparence est négative, par adjonction de surépaisseurs locales et ou par réalisation de zones avec un pouvoir absorbant local plus fort des rayons électromagnétiques.
  5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un marquage rapporté sur une face d'entrée du tube, ou sur des faces de couches de matériaux interposés entre celle-ci et la photocathode.
  6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la photocathode est courbe, en ce qu'il comporte un scintillateur (19) accolé à la photocathode et porté par un support (20), et en ce que le support du scintillateur possède une surface intermédiaire entre ce support et ce scintillateur, cette surface intermédiaire étant munie de déformations (24) locales formant les moyens d'altération.
  7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens d'altération comportent des moyens (28-31) d'exciter localement la photocathode avec un rayonnement électromagnétique auxiliaire.
  8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens d'exciter comportent des percements (32) locaux d'un support (20) supportant un scintillateur accolé à la photocathode.
  9. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 8, caractérisé en ce que les moyens d'exciter comportent une source (30) d'un rayon lumineux excitant la photocathode par une de ses faces opposées à la face excitée par le rayonnement électromagnétique.
  10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le tube comporte une fenêtre (28) pour y faire pénétrer ce rayon lumineux.
  11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'une fenêtre (25) d'entrée du tube comporte une grille (33) vibrante et des moyens pour, cycliquement l'animer, d'une part, pendant une durée correspondant à une conversion de l'image transmise, et la rendre fixe d'autre part pendant une durée correspondant à un relevé de l'image de la grille.
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