FR2895146A1 - Dispositif amplificateur de lumiere - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif (1) amplificateur de lumière comportant :- au moins un tube amplificateur de lumière (2),- au moins un bloc d'alimentation électrique haute tension (3), ce bloc comportant :- au moins une unité de traitement numérique comportant au moins un microprocesseur et au moins une mémoire.

Description

La presente invention concerne les appareils de vision nocturne. De tels

appareils comportent un tube amplificateur de lumiere et un bloc d'alimentation electrique haute tension fournissant les tensions necessaires au fonctionnement du tube.

Dans les appareils de vision nocturne existants, le tube amplificateur de lumiere comporte une photocathode, une structure amplificatrice d'electrons et un ecran phosphorescent. La photocathode, qui est par exemple a base de silicium ou de germanium, libere des electrons fors de la reception de photons incidents. Les photons ainsi liberes par la photocathode sont multiplies par la structure amplificatrice et acceleres vers 1'ecran. Le bloc d'alimentation haute tension delivre les tensions necessaires a 1'acceleration des electrons liberes par la photocathode vers la structure amplificatrice d'une part et a 1'acceleration des electrons liberes par la structure amplificatrice vers I'ecran d'autre part.

Les brevets US 5 949 069, 6 140 628, 6 288 386, 6 320 180, 6 898 890 et 6 429 416 sont relatifs a des appareils de vision nocturne. La quantite de lumiere susceptible d'etre revue par un appareil de vision nocturne peut varier de maniere importante et les appareils de vision nocturne sont generalement equipes d'un systeme de controle automatique de la luminosite de 1'ecran, encore appelee ABC (Automatic Brightness Control). L'ABC est generalement obtenu grace a une boucle de regulation visant a maintenir sensiblement constant le courant d'ecran quand celui- ci excede un certain seuil, en agissant sur le potentiel de la structure amplificatrice d'electrons. Par ailleurs, afin de prolonger la dui-6e de vie de la photocathode, son potentiel n'est pas maintenu a une valeur constante mail vane en fonction de la lumiere incidente grace a un systeme de protection automatique appele BSP (Bright Source Protection). Dans certains appareils de vision nocturne, le BSP repose sur la diminution de la difference de potentiel entre la photocathode et la structure amplificatrice d'electrons lorsque le courant de la photocathode depasse un certain seuil ; cependant, une telle diminution nuit a la qualite de l'image car le trajet des electrons entre la photocathode et la structure amplificatrice s'ecarte alors d'une trajectoire rectiligne ideate assurant une image nette sur l'ecran.

Pour remedier a cet inconvenient, la difference de potentiel entre la photocathode et la structure amplificatrice d'electrons peut etre modulee, en gardant une amplitude constante, selon un rapport cyclique variable, lequel depend de la quantite de lumiere revue par 1'appareil de vision nocturne. Un tel procede d'alimentation de la photocathode, appele auto-gating, est divulgue notamment dans le brevet US 4 195 222. Le brevet US 5 883 381 decrit un appareil de vision nocturne dans lequel la technique d'auto-gating est mise en ceuvre avant 1'ABC. Par contre, dans le brevet US 6 278 104, 1'ABC est mis en oeuvre en premier puis dauto-gating est employe.

Par ailleurs, les tubes amplificateurs de lumiere n'ont pas, en raison des tolerances de fabrication, toutes les memes caracteristiques electriques, de sorte que tors de 1'assemblage, un reglage du bloc d'alimentation haute tension est necessaire, notamment du gain et du courant d'ecran a partir duquel 1'ABC est mis en oeuvre. A cet effet, des potentiometres mecaniques sont prevus sur le bloc d'alimentation haute tension. Leur presence est susceptible d'entrainer des derives avec la temperature et d'accroitre la sensibilite de 1'appareil a l'humidite, ce qui n'est pas souhaitable. Les blocs d'alimentation haute tension utilises dans certains appareils de vision nocturne comportent un oscillateur alimente en basse tension pour generer une tension alternative qui est ellevee au moyen d'un transformateur elevateur. La modulation en largeur d'impulsion du potentiel de photocathode est effectuee a une frequence qui depend de celle de l'oscillateur. Lorsque I'appareil de vision nocturne est utilise pour observer une scene qui est eclairee par une source de lumiere elle-meme modulee, ce qui est le cas par exemple en presence de lampadaires relies au reseau electrique 50 ou 60 Hertz, un phenomene de battement est susceptible de se produire, affectant la qualite de l'image produite. Le brevet US 6 429 416 enseigne une solution relativement complexe a ce probleme, consistant a mesurer un courant de la structure amplificatrice, a detecter un eventuel passage et a modifier dans ce cas la frequence de la tension d'alimentation de la photocathode a une autre valeur fixe.

Enfin, it est souhaitable pour un fabricant de connaitre les conditions d'utilisation d'un appareil de vision nocturne afin par exemple de determiner si une clause de garantie est applicable en cas de retour de I'appareil pour une pretendue defaillance et/ou pour effectuer une maintenance adaptee. Le brevet US 6 898 890 divulgue un procede de controle de la duree de vie d'un fusil a lunette equipee d'un appareil de vision nocturne, consistant a enregistrer la dui-6e de fonctionnement de 1'appareil de vision nocturne et le nombre de tirs. L'invention vise notamment a proposer un appareil de vision nocturne perfectionne, remediant a tout ou partie des inconvenients des appareils connus. Selon l'un de ses aspects, parmi d'autres, 1'invention a pour objet un dispositif amplificateur de lumiere comportant : - au moins un tube amplificateur de lumiere, - au moins un bloc d'alimentation electrique haute tension, ce bloc comportant : au moins une unite de traitement numerique comportant au moins un rnicroprocesseur et au moins une m6-noire.

Le tube amplificateur peut comporter : - une photocathode, et - une structure amplificatrice d'electrons, pouvant comporter une galette a micro canaux. Le tube peut egalement comporter un ecran ou en variante un capteur matriciel, 20 par exemple CCD. Le bloc d'alimentation haute tension peut comporter un oscillateur et au moins un transformateur elevateur pour elever une tension alternative generee par l'oscillateur. L'oscillateur peut osciller a une frequence sensiblement constante, par exemple. La presence d'au moins une unite de traitement numerique dans le bloc 25 d'alimentation haute tension peut presenter de nombreux avantages selon les fonctions que cette unite de traitement numerique est programmee pour effectuer. Selon un exemple de mise en oeuvre de 1'invention, 1'unite de traitement numerique peut are agencee pour exercer un controle du fonctionnement de 1'alimentation haute tension. 30 L'unite de traitement numerique peut etre agencee pour effectuer rune au moins des fonctions suivantes : - un controle de la tension de la photocathode, afin de la reguler en fonction du courant d'ecran, par exemple, - un controle du rapport cyclique d'alimentation de la photocathode en fonction du courant d'ecran par exemple, - un controle de la tension de la structure amplificatrice, afin de la reguler en fonction du courant d'ecran, par exemple, - un controle de la frequence d'alimentation de la photocathode, de fawn par exemple a eviter les phenomenes de battement precites en cas d'observation d'une scene eclairee par une source de lumiere modulee - une mesure du courant d'ecran, par exemple de facon synchronisee avec la frequence de 1'oscillateur afin que la mesure du courant d'ecran ait lieu par exemple lorsque celui-ci est sensiblement maximal, ce qui ameliore le rapport signal sur bruit, - un reglage du gain et du courant maximal d'ecran, ce qui peut permettre d'eviter le recours aux potentiometres mecaniques de fart anterieur.

L'invention peut permettre d'atteindre des durees d'alimentation de la photocathode relativement courtes, par exemple inferieures ou egales a 100 nS. L'unite de traitement numerique peut notamment etre agencee de fawn a faire varier la frequence d'alimentation de la photocathode en conservant le rapport cyclique adapte au courant d'ecran recherche.

La regulation conjointe du rapport cyclique et de la tension de structure amplificatrice peut permettre de modifier les deux de facon quasi simultanee, afin de maintenir le gain du tube sensiblement constant fors dune variation discontinue du rapport cyclique ou de la tension de la structure amplificatrice. Par exemple, le rapport cyclique peut etre modifie de fawn discontinue a la baisse (respectivement a la hausse) et la tension de structure amplificatrice augmentee (respectivement diminuee) de fawn a maintenir le gain sensiblement constant, puis la tension de la structure amplificatrice peut etre modifiee sur une plage de fonctionnement a rapport cyclique constant pour reguler le gain. La regulation peut par exemple comporter une phase dans laquelle la tension de 30 la structure amplificatrice est sensiblement constante et maximale et le rapport cyclique sensiblement constant et maximal, puis au moins une autre phase dans laquelle a la fois la tension de la structure amplificatrice et le rapport cyclique de la tension de photocathode sont controles en fonction de la quantite de lumiere incidente. L'unite de traitement numerique peut etre agencee pour enregistrer au moins un parametre de fonctionnement du dispositif, notamment au moins un parametre choisi parmi : - au moiins une duree de fonctionnement, eventuellement plusieurs durees de fonctionnement respectivement associees a plusieurs gammes de courant d'ecran, au moins un identifiant du dispositif, un nombre d'allumages du tube, - au moins une information representative d'un stress subi par le tube, par exemple une quantite d'electricite ayant traverse 1'ecran. L'unite de traitement numerique peut encore etre agencee pour modifier des parametres de fonctionnement du dispositif en fonction du vieillissement du tube, par exemple modifier le gain en fonction de la quantite d'electricite ayant traverse 1'ecran.

Le microprocesseur et la memoire precitee peuvent faire partie d'un meme composant, par exemple un microcontroleur, ou peuvent etre des composants distincts. L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un bloc d'alimentation haute tension pour dispositif amplificateur de lumiere, comportant : - au moins un circuit imprime sur lequel sont implantes des composants, ce circuit imprime comportant des zones d'implantation separees par des zones intermediaires, les zones intermediaires etant depourvues de composants, le circuit imprime etant plie clans ces zones intermediaires. Un tel circuit imprime permet d'eviter de soumettre les composants situes dans les zones d'implantal; ion a des contraintes mecaniques, ce qui ameliore la fiabilite. Cela peut faciliter 1'emploi de composants miniatures, tels que des composants CMS. L'invention a encore pour objet un ensemble comportant : - un oscillateur comportant deux transistors bipolaires dont les bases sont reliees par un premier enroulement de primaire de transformateur elevateur et dont les collecteurs sont relies par un second enroulement de primaire du transformateur elevateur, - un premier etage multiplicateur de tension aux bornes d'un premier enroulement de secondaire du transformateur elevateur, - un deuxieme etage multiplicateur de tension aux bornes d'un deuxieme enroulement de secondaire du transformateur elevateur. Les premier et deuxieme enroulements de secondaire peuvent titre relies par une capacite de compensation du bruit, ce qui peut faciliter la lecture du courant d'ecran.

L'emploi de deux transistors peut permettre d'ameliorer le rendement electrique. L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un circuit de commande d'une difference de potentiel entre une photocathode et une structure amplificatrice selon un rapport cyclique determine par 1'envoi de signaux de commande par une unite de traitement numerique, ce circuit de modulation comportant : - au moires deux transistors respectivement commandos en saturation par des impulsions positive et negative, - un transformateur d'impulsion dont le primaire recoit des impulsions de courant en fonction des signaux de commande et dont le secondaire est relie auxdits transistors. Ce transformateur d'impulsion comporte par exemple a la fois au primaire et au secondaire moires de cinq spires, mieux une ou deux spires, ce qui permet d'avoir des durees d'impulsion tres courtes, donc de moduler le rapport cyclique tres rapidement. Le secondaire peut comporter par exemple le double de spires du primaire. Le transformateur d'impulsions peut comporter un tore sur lequel sont bobinees les spires. La difference de potentiel entre la photocathode et la structure amplificatrice peut titre modulee selon des creneaux de tension dont la largeur temporelle est determinee par la valeur du rapport cyclique. Les signaux de commande peuvent titre emis avec une frequence superieure a cello des creneaux de tension. Cette frequence peut titre suffisamment elevee pour que la tension de photocathode ne varie sensiblement pas a I'etat bas, c'est-a-dire lorsque la photocathode est bloquee et n'emet sensiblement pas d'electrons, compte tenu de la capacite propre de la photocathode, entre deux signaux de commande.

L'unite de traitement numerique peut titre agencee pour faire varier le nombre de signaux de commande envoyes pour rafraichir la tension de photocathode afin de la maintenir a un potentiel sensiblement constant.

En faisant varier ce nombre autour d'une valeur predefinie determines par le courant d'ecran, le rapport cyclique peut are modifie. Les signaux de commande peuvent etre envoyes de facon a faire varier la frequence d'alimentation de la photocathode afin d'eviter un phenomene de battement en cas d'observation d'une scene eclairee par une source de lumiere modulee. La variation peut etre continue et se faire sans detection du courant de la structure amplificatrice, ce qui apporte une simplification importante comparativement a 1'enseignement du brevet US 6 429 416 precite. Selon un autre de ses aspects, le bloc d'alimentation haute tension comporte au moins deux contacts electriques permettant I'echange d'informations avec un appareil de programmation externe, par exemple pour lire des valeurs de parametres de fonctionnement enregistrees dans la memoire de ('unite de traitement numerique et programmer des valeurs de gain ou de courant maximal d'ecran. L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, independamment ou en combinaison avec ce qui precede, un dispositif amplificateur de lumiere comportant : - un tube amplificateur de lumiere comportant une photocathode, et une structure amplificatrice et un dispositif de visualisation, par exemple un ecran ou un capteur matriciel, notamment CCD, - une unite de traitement numerique agencee pour : - rnoduler le potentiel de la structure amplificatrice, -rnoduler periodiquement une dui-6e d'application d'une difference de potentiel entre la photocathode et la structure amplificatrice selon un rapport cyclique variable. Dans un exemple de miss en oeuvre de ('invention, dans une phase de fonctionnement du dispositif, 1'amplitude de la difference de potentiel sur la structure amplificatrice est maintenue a un niveau maximal et le rapport cyclique est maintenu egal a 1'unite jusqu'a ce que la quantite de lumiere incidente depasse un seuil predefini. Toujours dans un exemple de miss en oeuvre de l'invention, dans une phase de fonctionnement du dispositif, I'unite de traitement numerique est agencee pour : - selectionner un rapport cyclique parmi plusieurs, agir sur 1'amplitude de la difference de potentiel sur la structure amplificatrice.

Le rapport cyclique est par exemple choisi parmi plusieurs calibres, le passage d'un calibre au suivant correspondant par exemple a une division par deux du rapport cyclique ou a une incrementation ou decrementation de l'intervalle entre deux creneaux de tension sur la photocathode d'un multiple de l'intervalle de temps correspondant a un creneau de tension. L'action sur 1'amplitude de la tension de la structure amplificatrice s'effectue par exemple dans une plage de tension correspondant a une diminution de moitie environ de 1'intensite d'ecran. La plage de tension est par exemple inferieure a 100 V, par exemple comprise entre 25 et 75 V.

L'unite de traitement peut memoriser une table de valeurs indiquant pour chaque variation du rapport cyclique la tension a appliquer a la structure amplificatrice pour compenser la variation de gain nee a la variation du rapport et conserver un gain sensiblement constant pour le tube. L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procede de regulation du gain d'un tube amplificateur de lumiere comportant une photocathode et une structure amplificatrice, dans lequel on regule le gain du tube en agissant periodiquement a la fois sur le rapport cyclique de la tension de photocathode et sur 1'amplitude de la difference de potentiel sur la structure amplificatrice. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, 1'action sur la tension de la structure amplificatrice est exercee apres selection d'un rapport cyclique parmi plusieurs. L'invention pourra etre mieux comprise a la lecture de la description detainee qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de celle-ci, et a 1'examen du dessin annexe, sur lequel : - la figure 1 represente de maniere schematique un exemple de dispositif amplificateur de lumiere, - la figure 2 represente de maniere schematique, en perspective, un exemple de bloc d'alimentation haute tension et un appareil de programmation associe, - la figure 3 represente en vue de dessus un exemple de circuit imprime, avant pliage du bloc d'alimentation, la figure 4 est un schema simplifie du circuit electronique du bloc d'alimentation haute tension, la figure 5 represente isolement 1'oscillateur et les stages multiplicateur de tension, - la figure 6 represente isolement le circuit de commande de la photocathode, la figure 7 represente isolement le circuit de commande de la structure amplificatrice, la figure 8 represente isolement le circuit de lecture du courant d'ecran, - la figure 9 represente un exemple d'evolution de la luminosite de 1'ecran en fonction de la quantite de lumiere incidente, la figure 10 represente un exemple d'evolution de la tension de la structure amplificatrice en fonction de la quantite de lumiere incidente, - la figure 11 represente un exemple d'evolution du rapport cyclique en fonction de la quantite de lumiere incidente, et - la figure 12 represente de fawn schematique des stapes d'une boucle de regulation selon un exemple de miss en oeuvre de l'invention.

On a represente a la figure 1, de maniere schematique, un appareil de vision nocturne 1 comportant un tube amplificateur de lumiere 2 relie a un bloc d'alimentation haute tension 3, lui-•meme aliments a partir d'une source electrique 4 basse tension composee par exemple d'une ou plusieurs piles ou accumulateurs. Le tube amplificateur de lumiere 2 comporte une photocathode 6, une structure amplificatrice d'electrons 7 et un ecran 8. Dans une variante non illustree, 1'ecran est remplace par un capteur matriciel CCD. Le bloc d'alimentation haute tension 3 permet de fournir des tensions VI, V2 et V3 qui permettent d'une part d'accelerer les electrons entre la photocathode 6 et la face d'entree de la structure amplificatrice 7 et, d'autre part, entre la face de sortie de cette derniere et 1'ecran 8. Dans 1'exemple considers, la face d'entree de la structure amplificatrice 7 est au potentiel V2 et sa face de sortie a la masse, la tension V2 etant negative, mais it pourrait en etre autrement sans que 1'on sorte du cadre de la presente invention. La tension V1 de photocathode peut varier en fonction de la quantite de lumiere incidente, selon une modulation en largeur d'impulsion, son potentiel V1 passant par exemple au potentiel V2 lorsque la photocathode est bloquee et a un potentiel V2-AV lorsque la photocathode doit emettre des electrons, la tension AV pouvant varier en fonction des tubes et etant par exemple de l'ordre de 200 V dans 1'exemple considers. Le potentiel VI de la photocathode peut varier en suivant sensiblement une tension en forme de creneaux, par exemple d'une maniere qui sera detainee plus loin.

La tension V3 d'ecran est par exemple de +6,2 kV environ, etant par exemple sensiblement constante. La tension V2 de la face d'entrse de la structure amplificatrice varie par exemple de -1 200 V a 0 V, en fonction de la quantite de lumiere incidente, par exemple de la maniere qui sera precisee plus loin. La face de sortie est a sensiblement 0 V dans 1'exemple considers, rnais it pourrait en etre autrement. Le bloc d'alimentation haute tension 3 presente par exemple, comme illustre a la figure 2, une forme generalement semi-annulaire, definissant un logement central 10 pour le tube amplificateur 2. Le bloc d'alimentation 3 peut comporter un circuit imprime 12 noye dans une resine isolante 13. Des fils d'alimentation 14 et de sortie 16 sont prevus pour relier le bloc d'alimentation 3 respectivement a la source electrique 4 et au tube amplificateur 2. Le bloc d'alimentation 3 peut egalement comporter des contacts electriques 18 et 19 permettant un echange d' informations entre le bloc d'alimentation 3 et un appareil de programmation 20 comportant des fiches 21 a relier electriquement aux contacts 18 et 19, comme illustre figure 2. L'appareil de programmation 20 peut comporter un ecran 23 et une interface utilisateur 24 comportant par exemple des touches et/ou boutons de reglage. L'appareil de programmation 20 peut comporter un micro-ordinateur, le cas echeant.

On a represents isolement a la figure 3 le circuit imprime 12. Celui-ci comporte dans 1'exemple considers des zones 13 d'implantation des composants, separees par des zones intermediaires 14 depourvues de composants, autour desquelles le circuit imprime 12 est plie de fawn a prendre la forme generalement semi-annulaire representee a la figure 2. On evite ainsi de soumettre les composants CMS presents dans les zones 13 a des contraintes mecaniques susceptibles de les endommager. On a represents a la figure 4 un schema du circuit electronique du bloc d'alimentation haute tension.

Celui-ci comporte : une unite de traitement numerique 30 comportant par exemple un micro- controleur, par exemple du type PIC, ayant un microprocesseur et une memoire integree, - un oscillateur 33 agence pour generer une tension sinusoidale a partir de 1'alimentation 4, - un premiere stage multiplicateur de tension 35 associe a un premier enroulement d'un secondaire 36 d'un transformateur elevateur de tension, permettant de delivrer la tension V3 d'alimentation d'ecran, et - un deuxieme stage multiplicateur de tension 38, associe a un deuxieme enroulement 39 du secondaire du transformateur elevateur. Ce deuxieme stage 38 alimente un circuit 40 de commande de la tension V1 de photocathode 6 et un circuit 42 de commande de la tension V2 de structure amplificatrice 7. Le bloc d'alimentation 3 comporte egalement un circuit 44 de lecture du courant d'ecran iF, relie a 1'unite de traitement numerique 30. On a represents isolement a la figure 5 l'oscillateur 33. Celui-ci comporte, dans 1'exemple considers, deux transistors bipolaires 45 dont les bases sont reliees par un premier enroulement 46 du primaire du transformateur elevateur et dont les collecteurs sont relies par un deuxieme enroulement 47 du primaire de ce transformateur elevateur. L'oscillateur 33 comporte egalement une resistance 48 qui permet le demarrage des oscillations ainsi que des capacites 49 reliant les bases a la masse GND et des resistances 50 reliant Iles emetteurs A. la masse. La frequence de I'oscillateur est par exemple de 80 kHz.

Un transistor MOS 85 est utilise pour generer un signal de synchronisation SYN vers 1'unite de traitement numerique 30, ce signal de synchronisation prenant la valeur 1 logique au passage des minimas de la tension de 1'oscillateur et prenant la valeur logique 0 ninon. Le signal SYN peut etre utile pour synchroniser la lecture du courant d'ecran iF avec la frequence de l'oscillateur et lire le courant d'ecran lorsque ce dernier est sensiblement maximall, comme explique plus loin.

Le premier stage amplificateur de tension 35 est associe a un premier enroulement 51 du secondaire du transformateur elevateur et comporte un certain nombre de diodes et de capacites reliees ensemble de fawn a elever la tension. Le deuxieme stage multiplicateur de tension 38 est associe a un deuxieme enroulement 52 du secondaire du transformateur elevateur et delivre plusieurs tensions intermediaires permettant d'alimenter notamment le circuit de commande 42 de la structure amplificatrice. Une capacite 53 de compensation du bruit, de faible valeur, par exemple de 1'ordre de 4,7 pF dans 1'exemple considers, relie les enroulements 51 et 52. Cette capacite facilite la lecture du courant d'ecran iF. On a represents isolement A. la figure 6 le circuit 40 de commande de la photocathode. Ce circuit est agence, dans 1'exemple considers, pour generer des creneaux de tension.

Une impulsion de tension VI est declenchee par 1'envoi d'un signal PULSE_START par l'unite de traitement numerique 30 et la mise a la tension V2 de la photocathode est declenchee par 1'envoi d'un signal PULSE_STOP provenant de 1'unite de traitement numerique 30. Les signaux de commande precites sont rebus par des amplificateurs de courant 60 relies au primaire 61 d'un transformateur d'impulsion dont le secondaire 62 commande, par 1'intermediaire d'une resistance 63, deux transistors MOS 64 et 65 devenant respectivement passants a la reception des signaux PULSE_START et PULSE_STOP. Lorsque le transistor 64 est passant, la tension VI est ramenee a V2-AV, le transistor 65 etant bloque. Lorsque le transistor 65 est passant, le transistor 64 etant bloque, la tension V1 vaut sensiblement la tension V2, laquelle peut varier par exemple de 0 a -1 200 V. AV vaut par exemple 200 V environ, cette tension pouvant etre obtenue par la charge de capacite 1112 reliee au secondaire 52 du transformateur elevateur et aux diodes 110 et 111. La largeur temporelle des creneaux de tension pendant lesquels la tension V1 est sensiblement maximale, egale par exemple A. V2-200 V environ, puis egale a V2, selon un rapport cyclique 't, est controlee par 1'unite de traitement numerique 30 de fawn a eviter que le courant d'ecran iF depasse une valeur predefinie.

Dans 1'exemple considers, la frequence des signaux de commande PULSE_START est superieure a celle des creneaux de tension definissant le rapport cyclique 'c de fawn a ce que la tension de photocathode reste sensiblement constante, compte tenu de sa capacite propre, entre deux signaux PULSE_START.

La dui-6e separant deux signaux PULSE START servant ainsi au rafraichissement de la tension de photocathode est par exemple de quelques centaines de !Is alors que la duree d'un creneau de tension V1 est par exemple de l'ordre d'une ms ou mo ins. La frequence des signaux PULSE_STOP est egalement choisie suffisamment grande pour maintenir la tension sensiblement a V2 pendant la dui-6e recherchee, compte tenu de la capacite propre de la photocathode. Ainsi, 1'unite de traitement numerique 30 peut agir sur le rapport cyclique 'c en modifiant le nombre d'impulsions consecutives PULSE_START puis PULSE_STOP envoyees au circuit de commande 40.

L'invention peut permettre d'avoir un rapport cyclique correspondant a une duree de creneau tres faible, par exemple inferieure ou egale a 100 nS. Un creneau de dui-6e minimale est genere en envoyant apres une impulsion PULSE_STOP une impulsion PULSE_START suivie d'une nouvelle impulsion PULSE STOP.

Afin d'eviter le phenomene de battements en cas d'observation d'une scene eclairee par une lumiere modulee, les impulsions peuvent are envoyees de maniere a faire varier la frequence des creneaux de tension de V1, la variation en frequence etant par exemple de l'ordre de 10 %. La frequence peut varier continuellement, independamment du courant d'ecran.

Le transformateur d'impulsion comporte par exemple deux spires au primaire et quatre spires au secondaire, etant bobine sur un tore de ferrite, et presente ainsi une constante de temps relativement faible. Cette faible constante de temps permet une regulation relativement rapide du rapport cyclique en fonction du courant d'ecran.

L'invention n'est pas limitee a 1'emploi d'un transformateur d'impulsionet la commande des transistors 64 et 65 pourrait s'effectuer autrement, par exemple de maniere optoelectronique, a condition de disposer de composants suffisamment rapides.

On a represents isolement A. la figure 7 le circuit de commande 42 permettant de generer la tension V2 variable. Ce circuit 42 comporte deux transistors MOS 80 et 81 agences en serie de facon qu'aucun ne voit a ses bornes une tension superieure a la tension de grille du transistor 81, soit de 1'ordre de 750 V. Le transistor 80 est commands par ]'unite de traitement numerique 30 par 1'intermediaire d'un opto-coupleur 83. En fonction d'un signal de commande envoys par ]'unite de traitement numerique 30 a l'opto-coupleur 83, la tension V2 peut etre commandee de 0 a -1 200 V dans 1'exemple consiclere.

On a represents A. la figure 8 le circuit 44 de lecture du courant d'ecran 1F. Dans 1'exemple considers, le courant d'ecran iF est lu en mesurant la tension aux bornes d'une resistance 90 de forte valeur reliant un premier point 93 commun au premier enroulement secondaire 51 et au condensateur 53 et un deuxieme point 94 a une tension de reference obtenue grace a un diviseur de tension 95.

La tension aux bornes de la resistance 90 est lue par 1'intermediaire d'un premier 96, d'un deuxieme 97 et d'un troisieme 98 amplificateurs operationnels utilises comme suiveurs. La sortie du premier amplificateur 96 est relies a ]'entree du deuxieme amplificateur par 1'intermediaire de la resistance d'un filtre RC presentant une constante de temps qui permet d'eliminer les fluctuations tres rapides du courant d'ecran iF. Une tension peu filtree est mesuree entre la sortie 121 du deuxieme amplificateur 97 et une reference 120 par ]'unite de traitement et la valeur ainsi lue peut servir reguler la tension V2 et le rapport cyclique T. La sortie du deuxieme amplificateur 97 est reliee a ]'entree du troisieme amplificateur 98 par 1'intermediaire de la resistance d'un filtre RC qui presente une constante de temps relativement elevee afin de delivrer un signal qui peut etre utilise pour comptabiliser la quantite d'electricite ayant traverse 1'ecran au cours du fonctionnement du tube amplificateur de lumiere. Une capacite 102 en parallele avec la resistance 90 permet de moyenner le signal et de reduire ]'amplitude de la tension servant a la lecture du courant afin d'eviter de saturer les amplificateurs operationnels 96 A. 98 pendant la regulation.

L'unite de traitement numerique 30 est agencee pour assurer, dans l'exemple considers, les fonctions suivantes. Tout d'abord, 1'unite de traitement numerique 30 peut enregistrer une information representative de la quantite d'electricite ayant circule a travers l'ecran et peut ainsi renseigner sur le stress subi par le tube amplificateur. Non seulement la quantite totale d'electricite peut etre enregistree, mais egalement la valeur maximale du courant d'ecran ainsi, le cas echeant, que la duree pendant laquelle un courant relevant d'une gamme de valeurs de courant predefinie a circule.

La tension delivree par 1'amplificateur 98 peut ainsi etre memorisee et/ou servir a incrementer un compteur de quantite d'electricite. L'unite de traitement numerique 30 peut enregistrer une information representative du stress subi par le tube amplificateur de lumiere, qui est fonction du courant d'ecran.

L'unite de traitement numerique 30 peut egalement enregistrer le nombre d'allumages du bloc d'alimentation, le nombre d'heures de fonctionnement ainsi qu'un identifiant tel que par exemple un numero de serie. L'unite de traitement numerique 30 peut etre agencee pour echanger des informations avec 1'appareil de programmation 20 par 1'intermediaire des contacts 18 et 19, par exemple scion un protocole I2C ou tout autre protocole de communication. Cet echange d'informations peut avoir lieu notamment Tors de la fabrication du dispositif, afin de programmer le gain du tube et le courant d'ecran iF maximal. Le tube est par exemple expose a un eclairement connu et les valeurs du gain et de courant maximal sont programmees dans l'unite de traitement numerique 30.

L'echange d'informations peut avoir lieu egalement apres une periode d'utilisation du dispositif, en cas de maintenance ou de retour pour defaillance, pour lire des valeurs de parametres relatifs a 1'utilisation du tube et verifier ainsi qu'il a ete correctement utilise. L'unite de traitement numerique 30 peut egalement etre agencee de maniere a apporter au moins un facteur de correction en fonction du vieillissement du tube. Le gain et le courant d'ecran maximal peuvent par exemple evoluer en fonction du stress subi par le tube, selon des lois predefinies. Le courant iF maximum peut titre augmente au fur et a mesure du vieillissement du tube. Lors du fonctionnement du dispositif, le courant d'ecran iF croft dans une premiere phase de mamiere sensiblement proportionnelle a la quantite de lumiere incidente, comme illustre At la figure 9, la pente de la droite etant fonction du gain du tube. Ensuite, lorsque la quantite de lumiere incidente franchit un seuil predefini, le courant maximal d'ecran doit titre maintenu sensiblement constant. L'unite de traitement numerique 30 peut titre agencee pour commander la tension V2 en fonction de la quantite de lumiere incidente de fawn a avoir, dans la premiere phase de fonctionnement, une tension V2 maximale en valeur absolue, comme illustre aux figures 9 et 10, tant que 1'eclairement est insuffisant pour que le courant d'ecran atteigne sa valeur maximale. L'unite de traitement numerique 30 peut egalement titre agencee pour commander le rapport cyclique de la tension VI de fawn a avoir, dans la premiere phase, un rapport cyclique i correspondant a une alimentation continue de la photocathode, comme illustre aux figures 9 et 11. Passe la premiere phase de fonctionnement, quand la quantite de lumiere incidente continue a croitre, I'unite de traitement numerique 30 controle les tensions V1 et V2 de facon a ce que le courant d'ecran iF reste acceptable.

Dans un exemple de mise en oeuvre de 1'invention, 1'unite de traitement numerique 30 peut titre agencee pour effectuer une boucle de regulation illustree At la figure 12, en selectionnant um rapport cyclique i parmi plusieurs valeurs predefinies, ce qui assure une regulation grossiere puis en agissant sur la tension V2, ce qui assure une regulation plus fine.

Le rapport cyclique est par exemple selectionne parmi un nombre de calibres compris entre 10 et 20, par exemple egal a 14. D'un calibre a 1'autre, le rapport cyclique T est par exemple divise par deux, mais la variation i d'un calibre a l'autre pourrait titre differente. La valeur crete du courant iF peut titre utilisee par exemple par l'unite de traitement pour determiner le calibre. Une fois le rapport cyclique adapte selectionne, une regulation du courant d'ecran est effectuee en agissant sur la valeur de la tension V2.

Pour un rapport cyclique donne, la tension V2 peut varier par exemple sur une plage de 50 V pour effectuer la regulation fine, ce qui permet de faire varier le courant d'ecran de 50 % environ. Lors d'un changement de calibre correspondant a une diminution de i, la tension V2 peut etre augmentee de fawn a compenser cette diminution et eviter une transition trop brutale du courant d'ecran. Inversement, la tension V2 peut etre diminuee lors d'une augmentation de i au passage d'un calibre a un autre. La regulation des tensions V1 et V2 peut s'effectuer d'une maniere autre que celle qui vient d'etre decrite. L'unite de traitement numerique peut par exemple reguler le courant d'ecran en agissant non pas a la foil sur le rapport cyclique et sur la tension V2 mais sur l'un jusqu'a un certain seuil de courant d'ecran puis sur l'autre lorsque ce seuil est depasse. Ainsi, dans un exemple, la tension V2 est diminuee en fonction de 1'eclairement incident en gardant le rapport cyclique constant, puis le rapport cyclique est diminue en gardant V2 constant. Dans une variante de mise en oeuvre de l'invention, la tension sinusoidale en entree du transformateur elevateur est synthetisee par 1'unite de traitement numerique, ce qui permet par exemple de la faire varier.

On ne sort pas du cadre de la presente invention lorsque la structure amplificatrice est alimentee par des tensions positive et negative, la structure amplificatrice etant par exemple telle que decrite dans le brevet US 5 949 063. La structure amplificatrice peut par exemple comporter une barriere ionique. L'expression comportant un >> doit etre comprise comme etant synonyme de comportant au moins un >>, sauf si le contraire est specifie.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Dispositif (1) amplificateur de lumiere comportant : au moins un tube amplificateur de lumiere (2), au moins un bloc d'alimentation electrique haute tension (3), ce bloc 5 comportant : au moins une unite de traitement numerique (30) comportant au moins un microprocesseur et au moins une memoire.

2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le tube (3) comporte au moins une photocathode (6) et au moins une structure amplificatrice d' electrons (7). 10

3. Dispositif selon la revendication 2, le tube comportant au moins un ecran (8).

4. Dispositif selon rune des revendications precedentes, dans lequel 1'unite de traitement numerique (30) est agencee pour effectuer le controle de la tension (V2) de la structure amplificatrice. 15

5. Dispositif selon rune quelconque des revendications precedentes, dans lequel 1'unite de traitement numerique (30) est agencee pour effectuer le controle de la tension (V1) de la photocathode.

6. Dispositif selon rune quelconque des revendications precedentes, dans lequel 1'unite de traitement numerique (30) est agencee pour effectuer le controle du 20 rapport cyclique (z) d'alimentation de la photocathode.

7. Dispositif selon rune quelconque des revendications precedentes, dans lequel 1'unite de traitement numerique (30) est agencee pour effectuer une mesure du courant d'ecran (iF) de fawn synchronisee avec la frequence d'un oscillateur permettant de generer une tension alternative qui est elevee au moyen d'un transformateur elevateur. 25

8. Dispositif selon rune quelconque des revendications precedentes, dans lequel 1'unite de traitement numerique (30) est agencee pour enregistrer au moins un parametre de fonctionnement du dispositif, notamment au moins un parametre choisi parmi : au moins une dui-6e de fonctionnement, eventuellement plusieurs durees de 30 fonctionnement respectivement associees a des gammes de courant d'ecran, au moins un identifiant du dispositif, un nombre d'allumages,- au moins une information representative d'un stress subi par le tube, notamment une quantite d'electricite ayant traverse 1'ecran.

9. Dispositif selon rune quelconque des revendications precedentes, dans lequel 1'unite de traitement numerique (30) est agencee pour modifier des parametres de fonctionnement du dispositif en fonction du vieillissement du tube, notamment modifier le gain en fonction de la quantite d'electricite ayant traverse 1'ecran.

10. Dispositif selon la revendication 2, 1'unite de traitement numerique etant agencee pour effectuer une regulation conjointe d'un rapport cyclique de la tension de photocathode et d'une tension de la structure amplificatrice.

11. Dispositif selon la revendication 10, la tension de structure amplificatrice etant controlee de fawn a eviter une transition brutale du gain du tube lors d'un changement de rapport cyclique.

12. Dispositif selon rune quelconque des revendications precedentes, dans lequel le microprocesseur et la memoire font partie d'un meme composant, notamment un 15 microcontroleur.

13. Dispositif selon rune quelconque des revendications precedentes, 1'unite de traitement etant agencee pour faire varier continuellement la frequence de la tension d'alimentation de la photocathode.

14. Bloc d'alimentation haute tension pour dispositif amplificateur de lumiere, 20 comportant au moins deux contacts electriques (18, 19) permettant 1'echange d'informations avec un appareil de programmation extern (26), notamment pour lire des valeurs de parametres de fonctionnement enregistrees dans une memoire d'une unite de traitement numerique.

15. Dispositif amplificateur de lumiere comportant : 25 - un tube amplificateur de lumiere comportant une photocathode et une structure amplificatrice d'electrons, une unite de traitement numerique agencee pour : - moduler 1'amplitude de la difference de potentiel sur la structure amplificatrice, 30 moduler periodiquement la tension appliquee a la photocathode selon un rapport cyclique variable.

16. Dispositif selon la revendication 14, 1'unite de traitement etant agencee pour faire varier la frequence de la tension appliquee a la photocathode, notamment de fawn continue.

17. Dispositif selon la revendication 15 ou 16, clans lequel clans une phase de 5 fonctionnement, 1'unite de traitement numerique est agencee pour : selectionner un rapport cyclique parmi plusieurs, agir sur 1'amplitude de la difference de potentiel de la structure amplificatrice.21. Dispositif selon la revendication 19 ou 20, dans lequel dans une phase de fonctionnement, l'unite de traitement numerique est agencee pour : - selectionner un rapport cyclique parmi plusieurs, agir sur ]'amplitude de la difference de potentiel de la structure amplificatrice.