NODSLEDGE - L'AUTOGATING EN DÉTAIL

L’autogating est l’une des fonctionnalités les plus souvent évoquées des intensificateurs d’image. On le présente parfois même comme l’un des critères déterminants dans l’achat d’un dispositif de vision nocturne. Mais qu’est-ce que c’est exactement ? Comment cela fonctionne-t-il ? Y a-t-il des compromis liés à cette technologie ?
Pour comprendre l’autogating, il faut d’abord savoir à quoi un intensificateur d’image est confronté : une plage d’éclairage extrêmement large. Cela va de l’obscurité quasi totale ou du niveau de lumière stellaire, jusqu’aux réverbères, aux éclairs de bouche de tir et, parfois, aux explosions. L’autogating est conçu pour répondre à cette variété de situations.

Qu’est-ce que l’Autogating ?

Dans les intensificateurs non-gatés, alimentés en courant continu, comme les premiers tubes de génération 2 bas de gamme (et certains tubes ANVIS Gen3), la photocathode est maintenu à une tension négative fixe par rapport à l’entrée de la microchannel plate (MCP). La lumière qui frappe la photocathode libère des électrons, qui sont accélérés vers la MCP, multipliés, puis envoyés vers l’écran au phosphore pour produire une image visible. La luminosité de sortie est alors régulée par l'automatic brightness control (ABC), ou contrôle automatique de la luminosité, qui abaisse la tension appliquée à la MCP lorsque la scène devient trop lumineuse.

L’autogating modifie ce fonctionnement en remplaçant la tension continue de la photocathode par un train rapide d’impulsions haute tension. La photocathode n’est “ouvert” (polarisé pour l’émission d’électrons) qu’une fraction contrôlée de chaque cycle (appelée cycle de service), et “fermé” le reste du temps. La largeur de ces impulsions varie automatiquement en fonction de la luminosité de la scène, agissant comme un obturateur électronique à des fréquences de plusieurs kilohertz. Comme ces impulsions sont bien trop rapides pour l’œil humain, l’image paraît continue, mais le flux total d’électrons est réduit et contrôlé en temps réel.

Une démonstration visuelle du processus d’autogating.

Concrètement, comment fonctionne l'Autogating ?

Une alimentation dite "autogated" surveille en continu les niveaux de lumière, généralement en mesurant le courant à l’écran phosphorescent, et ajuste le fonctionnement du tube afin de maintenir une sortie stable. En très faible luminosité, la photocathode reste entièrement ouvert, de sorte que le tube fonctionne en mode courant continu et capte chaque photon possible. À mesure que la luminosité augmente, l’alimentation commence à réduire la fraction de temps pendant laquelle la photocathode est autorisé à conduire à chaque cycle haute fréquence, diminuant ainsi le cycle de service et limitant le flux d’électrons vers la microchannel plate. En parallèle, le système peut également abaisser légèrement la tension de la MCP afin d’ajuster le gain global et d’améliorer la gestion des scènes lumineuses.

Comment l’Autogating diffère de l’ABC et du BSP

Le contrôle automatique de la luminosité (ABC) repose sur une boucle de rétroaction qui régule la luminosité de sortie en réduisant la tension appliquée à la microchannel plate (MCP) lorsque la lumière entrante augmente. Cette méthode est simple et efficace, mais elle se fait au détriment de la qualité d’image. En effet, lorsque la tension de la MCP diminue, le gain et la résolution baissent également, ce qui rend l’image plus floue et avec un contraste réduit en fortes lumières. L’ABC est aussi relativement lent à réagir et n’agit jamais directement sur la photocathode, son contrôle du flux d’électrons reste donc indirect.

Deux images prises avec le même tube ITT F4796. Il s’agit d’un tube Gen 3 des années 90, sans autogating. On remarque une image plus douce et moins contrastée de jour, comparée à une image plus nette de nuit. Cette perte de résolution est due à l’ABC qui réduit la tension appliquée à la MCP.

La protection contre les sources lumineuses intenses (BSP) fonctionne de manière très différente. Au lieu de réguler en permanence la luminosité, elle est conçue comme un mécanisme de sécurité face à une illumination soudaine et extrême, comme des phares ou des fusées éclairantes. Lorsqu’elle est déclenchée, elle abaisse rapidement la tension de la photocathode, voire coupe totalement le flux d’électrons, afin de protéger la MCP contre les dommages. Le BSP n’a donc pas pour objectif principal de maintenir une image exploitable, mais d’assurer la survie du tube lors d’expositions sévères. Il est réactif, et non proactif, et ne s’active que lorsqu’un seuil est franchi.

L’autogating occupe une position intermédiaire entre ces deux approches. Contrairement à l’ABC, il est proactif et à haute vitesse, ajustant en continu le flux d’électrons avant qu’une lumière excessive ne submerge le système. Contrairement au BSP, il ne s’agit pas simplement d’une coupure de protection ponctuelle mais d’une méthode de régulation continue qui maintient l’image stable sur une large plage de luminosité. Le BSP existe toujours dans de nombreux systèmes autogated en tant que dispositif de secours, mais comme l’autogating prend en charge la majorité du travail, il est rarement sollicité.

L'idée fausse sur l'autogating

« L’autogating est là pour protéger le tube des dommages. » C’est sans doute quelque chose que vous avez déjà entendu si vous possédez un dispositif de vision nocturne ou si vous vous y êtes intéressé.
S’il réduit effectivement le stress appliqué sur la photocathode et la MCP (et prolonge donc leur durée de vie), sa fonction première est le maintien de la qualité d’image et de la résolution sur une large plage dynamique. Si l’objectif n’était que la protection, l’ABC et le BSP suffiraient, mais vous perdriez une image exploitable dans les scènes lumineuses.

La véritable valeur de l’autogating réside dans la manière dont il transforme le champ opérationnel d’un tube de vision nocturne. En contrôlant le flux d’électrons au niveau de la photocathode grâce à un gating haute vitesse, le système conserve une image exploitable sur une plage dynamique exceptionnellement large, allant de la lumière ambiante d'un ciel étoilé jusqu’à la lumière du jour. Contrairement à l’ABC, qui dégrade la netteté lorsque la luminosité augmente, l’autogating préserve la résolution et le contraste, garantissant que les détails restent visibles même autour de sources lumineuses intenses comme des phares ou des éclairs de tir. Cela rend non seulement l’image plus facile à interpréter, mais prolonge aussi la durée de vie de l’intensificateur, puisque la photocathode et la MCP subissent moins de stress prolongé. L’autogating s’intègre également sans difficulté aux systèmes hybrides modernes, tels que la capture numérique ou les dispositifs fusionnant vision nocturne et imagerie thermique, où une image stable et bien contrôlée est essentielle. L’ensemble de ces avantages explique pourquoi l’autogating est désormais considéré comme une fonctionnalité de base des intensificateurs de génération actuelle, et non comme un luxe optionnel.

Alors, existe-t-il réellement des compromis liés à l’autogating ?

L’autogating offre des avantages évidents : il stabilise la luminosité, supprime le blooming et protège le tube dans des conditions lumineuses difficiles. Mais comme toute solution d’ingénierie, il s’accompagne de certains compromis.

Tout d’abord, il y a le bruit de gating, un bruit électronique supplémentaire qui apparaît lorsque la photocathode est pulsé plutôt que maintenu sous une polarisation continue. En très faible luminosité, chaque photon compte, et lorsque la grille se ferme, le signal entrant est interrompu tandis que les sources de bruit de fond demeurent. Cela réduit le rapport signal/bruit par rapport à une alimentation en courant continu pur, ce qui explique pourquoi certains des premiers tubes autogated paraissaient plus granuleux sous la lumière stellaire. Certaines conceptions, comme le type « ABC-3 » de Norinco testé sur des tubes NVT-7 récents, peuvent fonctionner en mode DC complet en faible luminosité, éliminant totalement le bruit de gating, puis basculer sans interruption en mode haute fréquence lorsque la luminosité augmente. Cependant, l’étude de NVT montre que cette conception entraîne actuellement un temps de réponse plus élevé que celui des alimentations autogated classiques.

Un autre compromis est la latence. Comme le cycle de service est contrôlé par une boucle de rétroaction qui mesure le courant de l’anode et ajuste la tension de la MCP, il existe toujours un temps de réponse limité. Lors d’éclairs soudains (comme des phares ou un tir), le tube peut brièvement présenter du blooming avant que la grille ne se referme. Ce n’est généralement pas dangereux (la protection contre les sources lumineuses intenses agit toujours comme filet de sécurité), mais cela peut affecter momentanément la clarté de l’image. Photonis a répondu à ce problème en développant son Ultra Fast Autogating propriétaire, qui réduit drastiquement cette latence initiale.

Une démonstration de l’Ultra-Fast Autogating de Photonis comparé à l’autogating standard.

Enfin, l’autogating provoque parfois un sifflement aigu. Il s’agit d’un sous-produit acoustique de l’alimentation haute tension. Comme la photocathode est pulsé à des fréquences de plusieurs kilohertz, certains composants comme les transformateurs et les condensateurs céramiques peuvent vibrer à travers tout le corps du dispositif, le transformant en une sorte de petit haut-parleur. La tonalité varie souvent en fonction de la luminosité de la scène, car le cycle de service change, et bien que cela puisse être gênant à l’oreille, cela n’a aucun impact sur l’image ni sur la fiabilité du tube.

Ces compromis ne diminuent pas la valeur de l’autogating; ils expliquent pourquoi sa conception est si cruciale. Un système bien conçu maximise les avantages tout en gérant avec soin le bruit, le temps de réponse et la stabilité.

Conclusion

L’autogating n’est ni un argument marketing, ni un “bouclier magique” pour tube. C’est une évolution essentielle dans la conception des alimentations des intensificateurs d’image, qui améliore directement le fonctionnement de la vision nocturne face aux variables de l’utilisation réelle sur le terrain. Combiné à d’autres avancées comme les MCP non filmées et les conceptions de réduction du halo, il permet à la dernière génération de systèmes de vision nocturne de gérer plus d’environnements, avec plus de fluidité, que jamais auparavant.

De plus, tous nos dispositifs complets sont vendus avec des intensificateurs d’image autogatés.

Sources :

Advanced Image Intensifier Night Vision System Technologies:
Status and Summary 2002

Joseph P. Estrera, Timothy Ostromek, Antonio Bacarella, Wayne Isbell,
Michael J. Iosue, Michael Saldana and Timothy Beystrum
Northrop Grumman Electro-Optical Systems, 3414 Herrmann Drive, Garland, Texas 75041

Influence of Auto-Gated Power Supply on the Performance of Image Intensifier, April 2025

LI Yaqing¹ , YANG Zhuang², GAO Tianli¹, ZHOU Shengtao¹, LI Xiaolu¹, BAO Yuanxi¹, DU Peide¹, DAI Jinghao¹, HE Jun¹, ZHANG Liyun¹, SONG Qigeng¹, WANG Guangfan¹, XU Lingji¹, ZHANG Xu¹

• 1.North Night Vision Technology Co. Ltd., Kunming 650217, China
• 2.No. 2 Military Representative Office in Kunming, Chongqing Military Representative Bureau, Kunming 650032, China