CA1317628C - Dispositif pour engendrer une image infrarouge - Google Patents
Dispositif pour engendrer une image infrarougeInfo
- Publication number
- CA1317628C CA1317628C CA000615205A CA615205A CA1317628C CA 1317628 C CA1317628 C CA 1317628C CA 000615205 A CA000615205 A CA 000615205A CA 615205 A CA615205 A CA 615205A CA 1317628 C CA1317628 C CA 1317628C
- Authority
- CA
- Canada
- Prior art keywords
- infrared
- screen
- pixel
- layer
- pixels
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000002470 thermal conductor Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- WBFMCDAQUDITAS-UHFFFAOYSA-N arsenic triselenide Chemical compound [Se]=[As][Se][As]=[Se] WBFMCDAQUDITAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims description 3
- UKUVVAMSXXBMRX-UHFFFAOYSA-N 2,4,5-trithia-1,3-diarsabicyclo[1.1.1]pentane Chemical compound S1[As]2S[As]1S2 UKUVVAMSXXBMRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910017000 As2Se3 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229940052288 arsenic trisulfide Drugs 0.000 claims description 2
- 229910052958 orpiment Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000004770 chalcogenides Chemical class 0.000 claims 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 13
- 238000003331 infrared imaging Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005387 chalcogenide glass Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 206010013642 Drooling Diseases 0.000 description 1
- 208000008630 Sialorrhea Diseases 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010047571 Visual impairment Diseases 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 230000002688 persistence Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41J—TARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
- F41J2/00—Reflecting targets, e.g. radar-reflector targets; Active targets transmitting electromagnetic or acoustic waves
- F41J2/02—Active targets transmitting infrared radiation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
Dispositif pour engendrer une image infrarouge Un faisceau d'électrons, de section sensiblement égale à la surface d'un pixel (25) réalisé dans un matériau à fort pouvoir émissif dans l'infrarouge, bombarde directement ce matériau. L'énergie du faisceau est transformée en chaleur, puis en rayonnement infrarouge, dans le matériau. Chaque pixel (25) est supporté par un pavé (24), en matériau transparent aux infrarouges, isolant thermique et déposé sur un écran (21) transparent aux infrarouges et conducteur thermique. L'invention permet la production d'images infrarouge de grande dynamique pour les essais des systèmes d'imagerie infrarouge. (Fig.2)
Description
1 3~7628 La présente invention a pour objet un dispositif pour engendrer une image infrarouge, comprenant un écran transparent dans l'infrarouge et supportant une pluralité
de pixels en matériau à fort pouvoir émissif dans l'infrarouge, et des moyens pour chauffer, de facon sélective, le matériau de chacun desdits pixels.
Un tel dispositif est utilisé pour essayer des dispositifs d'imagerie infrarouge, comme par exemple des autodirecteurs de missile, en reproduisant en laboratoire des images infrarouge aussi proches que possible de celles qui seront rencontrées dans la réalité.
On connaît déjà un dispositif du type defini ci-dessus, décrit dans le brevet US 4 572 958. Dans ce dispositif, les moyens de chauffage sélectif comprennent un faisceau d'électrons ou un faisceau laser, de diamètre faible par rapport aux dimensions d'un pixel, qui vient bombarder une portion, en forme de bande médiane, d'une couche peu épaisse de matériau bon conducteur thermique, couche qui s'étend sur une surface égale à celle d'un pixel. Cette couche a pour fonction, d'une part, de convertir l'énergie du faisceau en chaleur et, d'autre part, de diffuser la chaleur prenant naissance sur la portion en forme de bande vers l'ensemble de la surface de la couche et parallèlement à cette couche. Deux pavés de matériau isolant thermique, disposés en contact avec la couche precédente et de chaque côte du trajet du faisceau d'électrons avant son impact, diffusent lentement la chaleur de la couche, perpendiculairement, cette fois, à cette couche, et en sens inverse du déplacement des électrons, vers deux couches de matériau à fort pouvoir émissif dans l'infrarouge, ici deux couches de corps noir, dont la fonction est de convertir la chaleur en rayonnement infrarouge, ces deux couches de corps noir constituant le pixel proprement dit.
Naturellement, les pavés précédents, comme la couche de conversion de l'énergie du faisceau en chaleur, disposés entre les deux couches de corps noir et l'écran, sont transparents aux infrarouges.
Dans le cas où le faisceau apportant l'énergie aux pixels est un faisceau d'électrons, le dispositif se présente comme un tube cathodique qui permet d'obtenir des images infrarouge animées a partir d'un signal vidéo de type connu.
Toutefois, la structure de l'écran d'un tel dispositif est relativement complexe et donc d'un coût de réalisation élevé. Par ailleurs les performances d'un tel dispositif sont limitées du fait de l'utilisation d'un faisceau de faible puissance, celle-ci étant imposée par son diamètre nécessairement restreint.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients.
A cet effet, elle a pour objet un dispositif du type défini ci-dessus, caractérisé par le fait que lesdits moyens de chauffage comprennent un faisceau d'électrons bombardant directement ledit matériau à fort pouvoir émissif, et de section au moins sensiblement égale à la surface d'un pixel.
Dans le dispositif de l'invention, la matériau à fort pouvoir émissif assure, en plus de la conversion de chaleur en rayonnement infrarouge, qu'il assure déjà dans le dispositif connu, la conversion de l'énergie du faisceau en chaleur, qui etait assuree, dans le dispositif connu, par la couche de matériau bon conducteur de la chaleur. Ce résultat est rendu possible notamment parce que la section du faisceau est au moins égale à la surface du pixel, ce qui fait que la conversion de l'énergie du faisceau en chaleur se produit sur toute la surface du pixel, au lieu de se produire sur une portion limitée de cette surface. En conséquence, il n'est plus nécessaire de diffuser la chaleur, parallalement à la surface de l'écran, pour qu'elle occupe toute la surface du pixel. Il devient alors possible de faire assurer par le corps noir la fonction de conversion de l'énergie du faisceau en chaleur, ce qui a pour conséquence une structure extrêmement simple. Dans le dispositif de l'invention, le diamètre du faisceau est notablement plus grand que dans le dispositif connu, du fait de l'augmentation du courant générant ce faisceau. De ce fait, l'augmentation de la puissance transportée par le faisceau, pour chauffer le corps noir à des températures plus élevées que celles du dispositif connu, ne pose pas de problèmes particuliers. Ainsi le dispositif de l'invention permet de produire des images infrarouge dont l'intensité
maximale est notablement supérieure à celle du dispositif connu.
Avantageusement, une couche réticulée de matériau transparent dans l'infrarouge et isolant thermique est disposée entre ledit écran et lesdits pixels.
Dans ce cas, une rémanence de l'image est assuree, qui limite son papillotement, et les bavures d'un pixel sur les voisins sont évitées. Cette remanence ne constitue toutefois plus une nécessite pour tester les systèmes infrarouge modernes utilisant des barrettes ou des mosaïques ; seule la synchronisation des lignes ou des images doit être assurée entre le g~enérateur et le dispositif observateur.
Avantageusement encore, ledit écran est un conducteur thermique, et il est prévu des moyens de refroidissement dudit écran, afin de dissiper les calories à une temperature voisine de la température ambiante.
Dans ce cas, l'image obtenue reste bien contrastée, et si elle est animée, son traînage est réduit.
1 31 162~
Avantageusement toujours, une couche, anti-reflet dans la gamme de longueurs d'onde d'utilisation de l'image infrarouge, est déposée sur ledit écran.
Ainsi est assuré un rendement maximal, car les rayonnements émis mais non utiles sont réfléchis vers le corps noir où
ils se transforment à nouveau en chaleur.
La présente invention sera mieux comprise grâce à la description suivante de la forme de réalisation préférée du dispositif de l'invention, faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 représente une vue, en coupe partielle, du lS dispositif de l'invention, et, - la figure 2 représente une vue en perspective d'une portion de l'écran du dispositif de la figure 1.
zO En se référant à la figure 1, un dispositif pour engendrer une image infrarouge est maintenant décrit.
Ce dispositif comprend un tube cathodique 1, de type connu, pourvu d'un écran 2, agence pour transformer en rayonnements infrarouge l'énergie du faisceau d'électrons 11 du tube 1.
Ainsi on obtient, à partir d'un signal vidéo de type connu, représentatif d'une image réelle ou synthetique, et applique au tube 1, une image infrarouge animée pour essayer en laboratoire des systèmes d'imagerie infrarouge, par exemple.
Comme le montre la figure 2, l'écran 2 comprend ici principalement une plaque 21 de matériau transparent dans l'infrarouge et conducteur thermique. Le matériau de la plaque 21 est par exemple du silicium pour la gamme des longueurs d'onde comprises entre 3 et 5 microns, ou du germanium, pour la gamme des longueurs d'onde comprises entre 8 et 12 microns. L'épaisseur de la plaque 21 est ici de 5 à 10 mm.
Sur la face de la plaque 21 disposée à l'intérieur du tube 1 est déposée une couche 22 d'épaisseur ici égale à 250 microns, réalisée dans un matériau transparent dans l'infrarouge et isolant thermique. Ici, le matériau de la couche 22 est du trisulfure d'arsenic As2S3, ou du triseléniure d'arsenic As2Se3, ou du verre au chalcogénure Ge33Asl2Se55 ou encore du chlorure d'argent AgCl. Le choix de l'un de ces matériaux est lié à la température susceptible d'être atteinte par la couche 22. Le trisulfure et le triséléniure d'arsenic sont utilisables jusqu'à
150 C, le verre au chalcogénure jusqu'à 300 C, et le verre au chlorure d'argent jusqu'à 900C. Toutefois, ces deux derniers composés ont une conductibilité thermique plus élevée.
Dans la couche 22 sont pratiquées deux séries de sillons 23 d'ici 20 microns de large et 200 microns de profondeur, les sillons 23 d'une série étant tous parallèles entre eux et perpendiculaires aux sillons 23 de l'autre série. Les sillons 23 d'une série se répètent avec un pas d'ici 250 microns.
La couche 22 est ainsi réticulée et comprend donc une pluralité de paves 24 elementaires de 200 x 250 x 250 microns.
La couche 22 est deposee, de façon connue, par évaporation, par coulage de verre ou par collage, et les sillons 23 sont gravés mécaniquement, par exemple au diamant, ou encore par photolithogravure, ou encore par usinage laser. Une réticulation aléatoire peut être obtenue en exploitant les différences de dilatation thermique entre l'écran et la couche isolante. Si cette dernière est plus élevée, lors du refroidissement elle se contractera plus, et si son module de rupture est plus faible que son adhérence sur l'écran, elle se fragmentera en écailles constituant la réticulation qui sera ainsi obtenue naturellement, la dimension moyenne des écailles étant une fonction complexe de l'épaisseur et du module de rupture de la courhe.
Sur la face libre, parallèle a la plaque 21, de chaque pavé
24 est déposée, par évaporation à haute température, une couche 25 d'un matériau à fort pouvoir émissif dans l'infrarouge, ici un corps noir, en l'occurrence de l'oxyde de chrome. L'épaisseur de la couche 25 est de l'ordre du micron. Comme cela sera mieux compris dans la suite, chaque portion de couche 25 est un pixel de l'image infra-rouge apparaissant sur l'écran 2.
Sur la face de la plaque 21 disposée à l'extérieur du tube 1 est déposée une couche 26 d'un matériau, de type connu, anti-reflet dans la gamme de longueurs d'onde dans laquelle on souhaite utiliser l'image infra-rouge.
La périphérie de la plaque 21 est solidaire d'un dispositif de refroidissement, par exemple une couronne 3 à
circulation d'eau.
Le tube cathodique 1 est, par exemple, et écran mis ~ part, du type commercialisé par la Societe RTC sous la r~ference 221 P 14. Ce tube est prévu pour balayer un écran de 100 x mm, avec une section du faisceau 11 d'environ 250 microns de diamètre, susceptible de transporter un courant de 2 mA sous une tension de 30 kV. La puissance du faisceau d'electrons 11 est ainsi de 60 W.
Le dispositif qui vient d'être decrit fonctionne comme suit.
Le faisceau d'électrons 11 balaye la face arrière de la plaque 21 comme il le ferait dans un tube classique. Il 1 3 1 762~3 bombarde successivement, et directement l'oxyde de chrome, ou corps noir, de chaque couche, ou pixel, 25.
La section du faisceau 11 est ici sensiblement égale à la surface totale de la couche 25, et celle-ci agit à la fois pour convertir en chaleur l'énergie apportée par le faisceau 11 et pour convertir cette chaleur en rayonnement infrarouge. La couche 25 est donc chauffée directement par le faisceau 11.
A cause des sillons 23, et de la faible conductivité
thermique du pavé 24, la chaleur ainsi créée reste confinée latéralement, pour éviter qu'un pixel ne bave sur l'autre, et pendant une durée compatible avec le balayage de l'image par le faisceau. Ainsi, la couche 25 émet un rayonnement infrarouge lié à la puissance du faisceau au moment où il l'a bombardée avec une durée de rémanence supérieure à la durée de renouvellement, pour limiter le "papillotement" de l'image. Comme précise plus haut, cette spécification de rémanence peut disparaître si le dispositif est destiné à
tester des systèmes exploitant des mosaïques de détecteurs.
Seul la synchronisation des lignes ou des images est à
assurer.
Le rayonnement infrarouge émis par la couche 25 traverse le pavé 24, la plaque 21, et la couche 26. Ainsi, cette couche 25 est bien un pixel de l'image infrarouge obtenue puisque c'est elle qui est à l'origine du rayonnement observé. La partie du rayonnement dont la longueur d'onde est dans la gamme où la couche 26 anti-reflet est efficace travrse cette couche 26. Par contre, la partie restante du rayonnement, qui ne traverse pas la couche 26, est réfléchie vers la couche 25 de corps noir, dans laquelle elle est convertie à nouveau en chaleur, ce qui augmente d'autant le rendement de l'ensemble.
La plaque 21 est bonne conductrice thermiquement, et elle est refroidie par la couronne de refroidissement 3 afin d'évacuer, en permanence, la chaleur des pavés 24. Cela évite une montée en température progressive de la plaque 21 qui finirait, sans cela, par abaisser le contraste de l'image, et par introduire un trainage des images animées.
Un des avantages de l'invention, outre sa structure particulièrement simple, est la température élevée qu'est susceptible d'atteindre chacune des couches 25 d'oxyde de chrome.
Un calcul simple montre en effet qu'avec un faisceau d'électrons de 60 W, qui balaye un écran de 100 x 75 mm, la temperature des couches 25 peut théoriquement atteindre 255~C. En pratique, cette température sera un peu plus basse, dépendant notamment de la conductibilité thermique et de l'epaisseur des pavés 24 et de la température de la plaque 21. Néanmoins, le dispositif permet de produire des images pour lesquelles le rayonnement infrarouge varie avec une dynamique importante.
Naturellement, il est possible d'augmenter encore l'intensité du rayonnement émis, c'est-à-dire la radiance du corps noir, en réduisant la taille de la surface balayée, toutes choses étant égales par ailleurs.
Il est ~vident que les différentes valeurs numériques n'ont été données qu'~ titre d'exemple au cours de la description précédente, et qu'il est à la portée de l'homme de métier de les modifier, le cas échéant, en fonction des caracteristiques du tube et du faisceau employés. A titre d'exemple, avec un faisceau de diamètre donné, il est possible de réduire la taille des pixels jusqu'à ce que la dimension de ceux-ci soit sensiblement la moitié du diamètre du faisceau. En effet, on réalise alors un échantillonnage spatial de l'image, qui reste cependant lisible tant que le théorème de Shannon est respecté.
de pixels en matériau à fort pouvoir émissif dans l'infrarouge, et des moyens pour chauffer, de facon sélective, le matériau de chacun desdits pixels.
Un tel dispositif est utilisé pour essayer des dispositifs d'imagerie infrarouge, comme par exemple des autodirecteurs de missile, en reproduisant en laboratoire des images infrarouge aussi proches que possible de celles qui seront rencontrées dans la réalité.
On connaît déjà un dispositif du type defini ci-dessus, décrit dans le brevet US 4 572 958. Dans ce dispositif, les moyens de chauffage sélectif comprennent un faisceau d'électrons ou un faisceau laser, de diamètre faible par rapport aux dimensions d'un pixel, qui vient bombarder une portion, en forme de bande médiane, d'une couche peu épaisse de matériau bon conducteur thermique, couche qui s'étend sur une surface égale à celle d'un pixel. Cette couche a pour fonction, d'une part, de convertir l'énergie du faisceau en chaleur et, d'autre part, de diffuser la chaleur prenant naissance sur la portion en forme de bande vers l'ensemble de la surface de la couche et parallèlement à cette couche. Deux pavés de matériau isolant thermique, disposés en contact avec la couche precédente et de chaque côte du trajet du faisceau d'électrons avant son impact, diffusent lentement la chaleur de la couche, perpendiculairement, cette fois, à cette couche, et en sens inverse du déplacement des électrons, vers deux couches de matériau à fort pouvoir émissif dans l'infrarouge, ici deux couches de corps noir, dont la fonction est de convertir la chaleur en rayonnement infrarouge, ces deux couches de corps noir constituant le pixel proprement dit.
Naturellement, les pavés précédents, comme la couche de conversion de l'énergie du faisceau en chaleur, disposés entre les deux couches de corps noir et l'écran, sont transparents aux infrarouges.
Dans le cas où le faisceau apportant l'énergie aux pixels est un faisceau d'électrons, le dispositif se présente comme un tube cathodique qui permet d'obtenir des images infrarouge animées a partir d'un signal vidéo de type connu.
Toutefois, la structure de l'écran d'un tel dispositif est relativement complexe et donc d'un coût de réalisation élevé. Par ailleurs les performances d'un tel dispositif sont limitées du fait de l'utilisation d'un faisceau de faible puissance, celle-ci étant imposée par son diamètre nécessairement restreint.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients.
A cet effet, elle a pour objet un dispositif du type défini ci-dessus, caractérisé par le fait que lesdits moyens de chauffage comprennent un faisceau d'électrons bombardant directement ledit matériau à fort pouvoir émissif, et de section au moins sensiblement égale à la surface d'un pixel.
Dans le dispositif de l'invention, la matériau à fort pouvoir émissif assure, en plus de la conversion de chaleur en rayonnement infrarouge, qu'il assure déjà dans le dispositif connu, la conversion de l'énergie du faisceau en chaleur, qui etait assuree, dans le dispositif connu, par la couche de matériau bon conducteur de la chaleur. Ce résultat est rendu possible notamment parce que la section du faisceau est au moins égale à la surface du pixel, ce qui fait que la conversion de l'énergie du faisceau en chaleur se produit sur toute la surface du pixel, au lieu de se produire sur une portion limitée de cette surface. En conséquence, il n'est plus nécessaire de diffuser la chaleur, parallalement à la surface de l'écran, pour qu'elle occupe toute la surface du pixel. Il devient alors possible de faire assurer par le corps noir la fonction de conversion de l'énergie du faisceau en chaleur, ce qui a pour conséquence une structure extrêmement simple. Dans le dispositif de l'invention, le diamètre du faisceau est notablement plus grand que dans le dispositif connu, du fait de l'augmentation du courant générant ce faisceau. De ce fait, l'augmentation de la puissance transportée par le faisceau, pour chauffer le corps noir à des températures plus élevées que celles du dispositif connu, ne pose pas de problèmes particuliers. Ainsi le dispositif de l'invention permet de produire des images infrarouge dont l'intensité
maximale est notablement supérieure à celle du dispositif connu.
Avantageusement, une couche réticulée de matériau transparent dans l'infrarouge et isolant thermique est disposée entre ledit écran et lesdits pixels.
Dans ce cas, une rémanence de l'image est assuree, qui limite son papillotement, et les bavures d'un pixel sur les voisins sont évitées. Cette remanence ne constitue toutefois plus une nécessite pour tester les systèmes infrarouge modernes utilisant des barrettes ou des mosaïques ; seule la synchronisation des lignes ou des images doit être assurée entre le g~enérateur et le dispositif observateur.
Avantageusement encore, ledit écran est un conducteur thermique, et il est prévu des moyens de refroidissement dudit écran, afin de dissiper les calories à une temperature voisine de la température ambiante.
Dans ce cas, l'image obtenue reste bien contrastée, et si elle est animée, son traînage est réduit.
1 31 162~
Avantageusement toujours, une couche, anti-reflet dans la gamme de longueurs d'onde d'utilisation de l'image infrarouge, est déposée sur ledit écran.
Ainsi est assuré un rendement maximal, car les rayonnements émis mais non utiles sont réfléchis vers le corps noir où
ils se transforment à nouveau en chaleur.
La présente invention sera mieux comprise grâce à la description suivante de la forme de réalisation préférée du dispositif de l'invention, faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 représente une vue, en coupe partielle, du lS dispositif de l'invention, et, - la figure 2 représente une vue en perspective d'une portion de l'écran du dispositif de la figure 1.
zO En se référant à la figure 1, un dispositif pour engendrer une image infrarouge est maintenant décrit.
Ce dispositif comprend un tube cathodique 1, de type connu, pourvu d'un écran 2, agence pour transformer en rayonnements infrarouge l'énergie du faisceau d'électrons 11 du tube 1.
Ainsi on obtient, à partir d'un signal vidéo de type connu, représentatif d'une image réelle ou synthetique, et applique au tube 1, une image infrarouge animée pour essayer en laboratoire des systèmes d'imagerie infrarouge, par exemple.
Comme le montre la figure 2, l'écran 2 comprend ici principalement une plaque 21 de matériau transparent dans l'infrarouge et conducteur thermique. Le matériau de la plaque 21 est par exemple du silicium pour la gamme des longueurs d'onde comprises entre 3 et 5 microns, ou du germanium, pour la gamme des longueurs d'onde comprises entre 8 et 12 microns. L'épaisseur de la plaque 21 est ici de 5 à 10 mm.
Sur la face de la plaque 21 disposée à l'intérieur du tube 1 est déposée une couche 22 d'épaisseur ici égale à 250 microns, réalisée dans un matériau transparent dans l'infrarouge et isolant thermique. Ici, le matériau de la couche 22 est du trisulfure d'arsenic As2S3, ou du triseléniure d'arsenic As2Se3, ou du verre au chalcogénure Ge33Asl2Se55 ou encore du chlorure d'argent AgCl. Le choix de l'un de ces matériaux est lié à la température susceptible d'être atteinte par la couche 22. Le trisulfure et le triséléniure d'arsenic sont utilisables jusqu'à
150 C, le verre au chalcogénure jusqu'à 300 C, et le verre au chlorure d'argent jusqu'à 900C. Toutefois, ces deux derniers composés ont une conductibilité thermique plus élevée.
Dans la couche 22 sont pratiquées deux séries de sillons 23 d'ici 20 microns de large et 200 microns de profondeur, les sillons 23 d'une série étant tous parallèles entre eux et perpendiculaires aux sillons 23 de l'autre série. Les sillons 23 d'une série se répètent avec un pas d'ici 250 microns.
La couche 22 est ainsi réticulée et comprend donc une pluralité de paves 24 elementaires de 200 x 250 x 250 microns.
La couche 22 est deposee, de façon connue, par évaporation, par coulage de verre ou par collage, et les sillons 23 sont gravés mécaniquement, par exemple au diamant, ou encore par photolithogravure, ou encore par usinage laser. Une réticulation aléatoire peut être obtenue en exploitant les différences de dilatation thermique entre l'écran et la couche isolante. Si cette dernière est plus élevée, lors du refroidissement elle se contractera plus, et si son module de rupture est plus faible que son adhérence sur l'écran, elle se fragmentera en écailles constituant la réticulation qui sera ainsi obtenue naturellement, la dimension moyenne des écailles étant une fonction complexe de l'épaisseur et du module de rupture de la courhe.
Sur la face libre, parallèle a la plaque 21, de chaque pavé
24 est déposée, par évaporation à haute température, une couche 25 d'un matériau à fort pouvoir émissif dans l'infrarouge, ici un corps noir, en l'occurrence de l'oxyde de chrome. L'épaisseur de la couche 25 est de l'ordre du micron. Comme cela sera mieux compris dans la suite, chaque portion de couche 25 est un pixel de l'image infra-rouge apparaissant sur l'écran 2.
Sur la face de la plaque 21 disposée à l'extérieur du tube 1 est déposée une couche 26 d'un matériau, de type connu, anti-reflet dans la gamme de longueurs d'onde dans laquelle on souhaite utiliser l'image infra-rouge.
La périphérie de la plaque 21 est solidaire d'un dispositif de refroidissement, par exemple une couronne 3 à
circulation d'eau.
Le tube cathodique 1 est, par exemple, et écran mis ~ part, du type commercialisé par la Societe RTC sous la r~ference 221 P 14. Ce tube est prévu pour balayer un écran de 100 x mm, avec une section du faisceau 11 d'environ 250 microns de diamètre, susceptible de transporter un courant de 2 mA sous une tension de 30 kV. La puissance du faisceau d'electrons 11 est ainsi de 60 W.
Le dispositif qui vient d'être decrit fonctionne comme suit.
Le faisceau d'électrons 11 balaye la face arrière de la plaque 21 comme il le ferait dans un tube classique. Il 1 3 1 762~3 bombarde successivement, et directement l'oxyde de chrome, ou corps noir, de chaque couche, ou pixel, 25.
La section du faisceau 11 est ici sensiblement égale à la surface totale de la couche 25, et celle-ci agit à la fois pour convertir en chaleur l'énergie apportée par le faisceau 11 et pour convertir cette chaleur en rayonnement infrarouge. La couche 25 est donc chauffée directement par le faisceau 11.
A cause des sillons 23, et de la faible conductivité
thermique du pavé 24, la chaleur ainsi créée reste confinée latéralement, pour éviter qu'un pixel ne bave sur l'autre, et pendant une durée compatible avec le balayage de l'image par le faisceau. Ainsi, la couche 25 émet un rayonnement infrarouge lié à la puissance du faisceau au moment où il l'a bombardée avec une durée de rémanence supérieure à la durée de renouvellement, pour limiter le "papillotement" de l'image. Comme précise plus haut, cette spécification de rémanence peut disparaître si le dispositif est destiné à
tester des systèmes exploitant des mosaïques de détecteurs.
Seul la synchronisation des lignes ou des images est à
assurer.
Le rayonnement infrarouge émis par la couche 25 traverse le pavé 24, la plaque 21, et la couche 26. Ainsi, cette couche 25 est bien un pixel de l'image infrarouge obtenue puisque c'est elle qui est à l'origine du rayonnement observé. La partie du rayonnement dont la longueur d'onde est dans la gamme où la couche 26 anti-reflet est efficace travrse cette couche 26. Par contre, la partie restante du rayonnement, qui ne traverse pas la couche 26, est réfléchie vers la couche 25 de corps noir, dans laquelle elle est convertie à nouveau en chaleur, ce qui augmente d'autant le rendement de l'ensemble.
La plaque 21 est bonne conductrice thermiquement, et elle est refroidie par la couronne de refroidissement 3 afin d'évacuer, en permanence, la chaleur des pavés 24. Cela évite une montée en température progressive de la plaque 21 qui finirait, sans cela, par abaisser le contraste de l'image, et par introduire un trainage des images animées.
Un des avantages de l'invention, outre sa structure particulièrement simple, est la température élevée qu'est susceptible d'atteindre chacune des couches 25 d'oxyde de chrome.
Un calcul simple montre en effet qu'avec un faisceau d'électrons de 60 W, qui balaye un écran de 100 x 75 mm, la temperature des couches 25 peut théoriquement atteindre 255~C. En pratique, cette température sera un peu plus basse, dépendant notamment de la conductibilité thermique et de l'epaisseur des pavés 24 et de la température de la plaque 21. Néanmoins, le dispositif permet de produire des images pour lesquelles le rayonnement infrarouge varie avec une dynamique importante.
Naturellement, il est possible d'augmenter encore l'intensité du rayonnement émis, c'est-à-dire la radiance du corps noir, en réduisant la taille de la surface balayée, toutes choses étant égales par ailleurs.
Il est ~vident que les différentes valeurs numériques n'ont été données qu'~ titre d'exemple au cours de la description précédente, et qu'il est à la portée de l'homme de métier de les modifier, le cas échéant, en fonction des caracteristiques du tube et du faisceau employés. A titre d'exemple, avec un faisceau de diamètre donné, il est possible de réduire la taille des pixels jusqu'à ce que la dimension de ceux-ci soit sensiblement la moitié du diamètre du faisceau. En effet, on réalise alors un échantillonnage spatial de l'image, qui reste cependant lisible tant que le théorème de Shannon est respecté.
Claims (6)
1. Dispositif pour engendrer une image infrarouge comprenant un écran, transparent dans l'infrarouge et supportant une pluralité de pixels en matériau à fort pouvoir émissif dans l'infrarouge, et des moyens pour chauffer, de façon sélective, le matériau de chacun desdits pixels, caractérisé par le fait que lesdits moyens de chauffage comprennent un faisceau d'électrons bombardant directement ledit matériau à fort pouvoir émissif et de section au moins sensiblement égale à la surface d'un pixel.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel une couche réticulée de matériau transparent dans l'infrarouge et isolant thermique est disposée entre ledit écran et lesdits pixels.
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le matériau de ladite couche réticulée est choisi parmi les matériaux suivants : trisulfure d'arsenic As2S3, triséléniure d'arsenic As2Se3, verre au chalcogénure Ge33As12Se55, et chlorure d'argent AgCl.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à
3, dans lequel ledit écran est un conducteur thermique et il est prévu des moyens de refroidissement dudit écran.
3, dans lequel ledit écran est un conducteur thermique et il est prévu des moyens de refroidissement dudit écran.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à
3, dans lequel une couche, anti-reflet dans la gamme de longueurs d'onde d'utilisation de l'image infrarouge, est déposée sur ledit écran.
3, dans lequel une couche, anti-reflet dans la gamme de longueurs d'onde d'utilisation de l'image infrarouge, est déposée sur ledit écran.
6. Dispositif pour engendrer une image infrarouge comprenant:
- un écran transparent dans l'infrarouge;
- une pluralité de pixels, supportée sur ledit écran, chaque pixel comportant un matériau à fort pouvoir émissif dans l'infrarouge et ayant une surface prédéterminée; et - un faisceau d'électrons chauffant le matériau de chaque pixel en bombardant directement ledit matériau à fort pouvoir émissif, de telle sorte qu'une section du faisceau d'électrons est sensiblement égale à ladite surface prédéterminée de chaque pixel.
- un écran transparent dans l'infrarouge;
- une pluralité de pixels, supportée sur ledit écran, chaque pixel comportant un matériau à fort pouvoir émissif dans l'infrarouge et ayant une surface prédéterminée; et - un faisceau d'électrons chauffant le matériau de chaque pixel en bombardant directement ledit matériau à fort pouvoir émissif, de telle sorte qu'une section du faisceau d'électrons est sensiblement égale à ladite surface prédéterminée de chaque pixel.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8812790A FR2637415B1 (fr) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | Dispositif pour engendrer une image infrarouge |
| FR8812790 | 1988-09-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1317628C true CA1317628C (fr) | 1993-05-11 |
Family
ID=9370558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA000615205A Expired - Fee Related CA1317628C (fr) | 1988-09-30 | 1989-09-29 | Dispositif pour engendrer une image infrarouge |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4999502A (fr) |
| EP (1) | EP0362057B1 (fr) |
| JP (1) | JPH02123648A (fr) |
| CA (1) | CA1317628C (fr) |
| DE (1) | DE68915098T2 (fr) |
| FR (1) | FR2637415B1 (fr) |
| IL (1) | IL91786A (fr) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5079431A (en) * | 1990-10-22 | 1992-01-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Electron beam scenario simulator and method of testing a sensor |
| US5175432A (en) * | 1990-10-31 | 1992-12-29 | Gruman Aerospace Corporation | Infrared detector module test system |
| MY110574A (en) * | 1991-11-20 | 1998-08-29 | Samsung Electron Devices Co Ltd | Far-infrared emitting cathode ray tube |
| JPH0813114B2 (ja) * | 1992-06-09 | 1996-02-07 | 三星電管株式會社 | 遠赤外線放射映像表示装置 |
| US5336888A (en) * | 1992-07-30 | 1994-08-09 | Aerojet-General Corporation | High resolution infrared scene simulator |
| US5617318A (en) * | 1995-05-08 | 1997-04-01 | Northrop Grumman Corporation | Dynamically reconfigurable data processing system |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1375780A (fr) * | 1972-07-12 | 1974-11-27 | ||
| DE2537599C3 (de) * | 1974-09-02 | 1980-05-08 | N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Niederlande) | Verfahren zur Herstellung einer Signalspeicherplatte |
| US4058734A (en) * | 1976-07-19 | 1977-11-15 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Passive infrared resolution target |
| US4178514A (en) * | 1978-04-26 | 1979-12-11 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | System for generating a dynamic far infrared image |
| US4317063A (en) * | 1978-10-28 | 1982-02-23 | Plessey Handel Und Investments Ag | Pyroelectric detectors |
| DE3116735A1 (de) * | 1981-04-28 | 1982-12-02 | Manfred Dr. 8011 Poing Janes | Integrierter infrarot-flaechenstrahler mit thermisch stabilem ir-bild |
| DE3324633A1 (de) * | 1983-07-08 | 1985-01-17 | Honeywell Gmbh, 6050 Offenbach | Infrarot-simulator |
| US4572958A (en) * | 1984-08-31 | 1986-02-25 | Honeywell Inc. | Infrared imager |
| FR2577073B1 (fr) * | 1985-02-06 | 1987-09-25 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif matriciel de detection d'un rayonnement lumineux a ecrans froids individuels integres dans un substrat et son procede de fabrication |
| US4687967A (en) * | 1985-05-03 | 1987-08-18 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Infrared image cathode ray tube |
-
1988
- 1988-09-30 FR FR8812790A patent/FR2637415B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-09-26 IL IL91786A patent/IL91786A/xx unknown
- 1989-09-27 EP EP89402650A patent/EP0362057B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1989-09-27 DE DE68915098T patent/DE68915098T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-09-28 JP JP1250831A patent/JPH02123648A/ja active Pending
- 1989-09-28 US US07/414,489 patent/US4999502A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-09-29 CA CA000615205A patent/CA1317628C/fr not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0362057A1 (fr) | 1990-04-04 |
| JPH02123648A (ja) | 1990-05-11 |
| FR2637415B1 (fr) | 1990-11-30 |
| DE68915098D1 (de) | 1994-06-09 |
| IL91786A (en) | 1992-08-18 |
| US4999502A (en) | 1991-03-12 |
| EP0362057B1 (fr) | 1994-05-04 |
| FR2637415A1 (fr) | 1990-04-06 |
| DE68915098T2 (de) | 1994-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0012651B1 (fr) | Dispositif d'affichage à cristal liquide | |
| EP1516368B1 (fr) | Imageur | |
| EP2786105B1 (fr) | Detecteur infrarouge a base de micro-planches bolometriques suspendues | |
| FR2516686A1 (fr) | ||
| FR2781929A1 (fr) | Capteur d'image a reseau de photodiodes | |
| EP2340422A1 (fr) | Detecteur bolometrique d'ondes electromagnetiques | |
| FR2689685A1 (fr) | Détecteur infrarouge à antenne. | |
| EP1482289B1 (fr) | Procédé de détection bolométrique pour ondes (sub-)millimétriques utilisant un bolomètre à antenne ayant une cavité | |
| CA1317628C (fr) | Dispositif pour engendrer une image infrarouge | |
| EP1067372A1 (fr) | Détecteur bolométrique à isolation électrique intermédiaire et procédé pour sa fabrication | |
| FR2875336A1 (fr) | Dispositif de detection de rayonnements infrarouges a detecteurs bolometriques | |
| FR2687007A1 (fr) | Tube intensificateur d'image notamment du type a focalisation de proximite. | |
| FR2827707A1 (fr) | Procede de realisation d'un detecteur bolometrique et detecteur realise selon ce procede | |
| FR2594617A1 (fr) | Procede pour produire electroniquement une image thermique et dispositif pour mettre en oeuvre le procede | |
| FR2733856A1 (fr) | Cathode pour canon a electrons a grille, grille destinee a etre associee avec une telle cathode et canon a electrons comportant une telle cathode | |
| EP0755081A1 (fr) | Structure photosensible durcie aux rayonnements électromagnétiques durs et son application aux caméras vidéo | |
| FR2666447A1 (fr) | Tube intensificateur d'image avec compensation de courbe de brillance. | |
| FR2608842A1 (fr) | Transducteur photo-electronique utilisant une cathode emissive a micropointes | |
| EP0259213A1 (fr) | Afficheur electroluminescent à photoconducteur à faible taux de remplissage | |
| FR2756969A1 (fr) | Ecran d'affichage comprenant une source d'electrons a micropointes, observable a travers le support des micropointes, et procede de fabrication de cette source | |
| FR2748810A1 (fr) | Source de rayonnement infrarouge miniaturisee | |
| FR2853450A1 (fr) | Grille de commande d'un tube electronique | |
| FR3129476A1 (fr) | Detecteur de rayonnement electromagnetique | |
| FR2731862A1 (fr) | Dispositif de mise au point d'appareillage de thermographie | |
| EP0511899A1 (fr) | Dispositif de microbalayage, caméra infrarouge équipée d'un tel dispositif et procédé de fabrication de ce dispositif |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MKLA | Lapsed |