DE2704715A1 - Verfahren zum elektrischen lesen einer ohmschen speicherplatte - Google Patents

Description

Dipi-Ing Dipl-Chem Dipl.-lng

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergcrstrasse 19

8 München 60

4. Februar 1977 THOMSON - CSF
173, Bd. Haussmann
73008 PARIS / Frankreich

Unser Zeichen: T 2139

Verfahren zum elektrischen Lesen einer ohmschen Speicherplatte

Die Erfindung bezieht sich auf Bildaufnahmeröhren mit einer ohmschen Speicherplatte. Sie betrifft insbesondere ein Verfahren zum elektrischen Lesen einer solchen Speicherplatte unter Verwendung einer Kompensation durch Sekundärelektronenemission.

Ein bekanntes Beispiel für eine ohmsche Speicherplatte ist die pyroelektrische Speicherplatte und die folgende Beschreibung bezieht sich auf diesen Fall. Das Verfahren ist jedoch außerdem bei piezoelektrischen Speicherplatten anwendbar, auf denen ein Schallbild gebildet wird.

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Bekanntlich enthalten die Bildaufnahmeröhren dieser Art an einem Ende eine Speicherplatte, auf der eine einfallende Strahlung ein Temperatur relief erzeugt, das sich in einem Relief von elektrischen Ladungen ausdrückt. An dem anderen Ende der Röhre erzeugt eine Elektronenkanone einen Strahl, der die Speicherplatte Punkt für Punkt in einer Reihe von ein Teilbild darstellenden parallelen Zeilen abtastet, um ein elektrisches Signal zu liefern, das sequentiell die Abtastung des auf der Speicherplatte vorhandenen Ladungsreliefs darstellt.

Unter den verschiedenen möglichen Verfahren zum Lesen des Ladungs reliefs gibt es eines, das gewöhnlich benutzt wird, und bei dem die Stabilisierung des Potentials der durch den Elektronenstrahl abgetasteten Fläche der Speicherplatte auf Katodenpotential angewandt wird. Dieses Leseverfahren wird gewöhnlich als CPS-Verfahren bezeichnet, wobei "CPS" die Initialen des englischen Ausdrucks "Cathode Potential Stabilisation" sind. Dieses Verfahren bereitet jedoch eine Schwierigkeit: der Elektronenstrahl ist nicht mehr in der Lage, das Ladungs relief aufzutasten,wenn das Potential der Fläche der abgetasteten Speicherplatte kleiner als das Katodenpotential wird, und es ist dann erforderlich, positive Hilfsladungen zuzuführen.

Für diesen Zweck sind verschiedene Verfahren bekannt, von denen bei einem eine Kompensation durch Sekundärelektronenemission vorgenommen wird. Die Elektronen des Strahls beschießen dann die Speicherplatte in einer von der Lesephase getrennten Phase mit einer derartigen Energie, daß der Sekundäi— emissionskoeffizient δ größer als Eins ist. Dieses Verfahren hat

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trotzdem einen Nachteil, der mit der räumlichen Inhomogenität des Sekundäremissionskoeffizienten verknüpft ist: der Dunkelstrom ist nämlich zu (δ- 1) proportional und die Inhomogenitäten des Koeffizienten δ wirken auf die Grundqualität des Bildes zurück.

Zur Beseitigung dieses Nachteils wird gewöhnlich eine zusätzliche Phase, nämlich eine Nivellierungsphase zwischen die Kompensationsphase und die Lesephase gesahaltet. Während der Nivellierungsphase wird die Poter.tialdifferenz zwischen der Katode und der nicht der elektronischen Abtastung ausgesetzten (metallisierten) Fläche der Speicherplatte auf einen leicht negativen Wert gebracht, was eine Vereinheitlichung der Verteilung der Ladungen auf der abgetasteten Fläche zur Folge hat.

Die Folge davon ist, daß in dieser Nivellierungsphase die durch die Speicherplatte aufgezeichnete Information zerstört wird. Insbesondere wenn man, was gewöhnlich der Fall ist, mit einer "Kompensationsteilbild-Nivellierungsteilbild-Leseteilbild"-Folge arbeitet, wird das während des Kompensationsteilbildes und während des NivelUerungsteilbildes integrierte Nutzsignal am Ende des NivelUerungsteilbildes zerstört und allein das im Verlauf des Leseteilbildes integrierte Signal kann ausgewertet werden, was zu einem Verlust von zwei Drittel der Information führt.

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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Leseverfahren zu schaffen, das die Beseitigung dieser Nachteile gestattet.

Es besteht aus der Wiederholung einer Folge von drei Phasen:

Lesen, Kompensieren und Nivellieren, derart, ~ daß die Dauer einer Lesephase gleich der Dauer einer Zeile

- daß während der Nivellierungsphase der Elektronenstrahl nach einer Anzahl von k Zeilen zurückkehrt (wobei k klein gegenüber der Gesamtzeilenzahl ist); die Dauer einer Nivellierungsphase ist etwa gleich der Dauer einer Zeile in bezug auf die Dauer des Teilbildes; und

- daß während der Kompensati ons phase der Elektronenstrahl in bezug auf die Nivellierungsphase um eine Anzahl von ρ Zeilen weitergeht (mit ρ < k); die Dauer dieser Phase hat eine Dauer in der Größenordnung der Dauer der vorhergehenden Phasen.

Weitere Merkmale und Resultate der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Beispiel einer Bildaufnahme

röhre, bei welcher das Verfahren nach der Erfindung angewandt wird,

die Fig. 2a und 2b Diagramme, welche die Potentialdifferenzen

zwischen der Speicherplatte und der Katode

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und das Potential auf der Oberfläche der Speicherplatte während verschiedener Phasen des Verfahrens nach der Erfindung zeigen, und

die Fig. 3a bis 3c Varianten der Phasenfolge des Verfahrens

nach der Erfindung.

In den verschiedenen Figuren tragen gleiche Teile gleiche Bezugszeichen.

Fig. 1 zeigt eine Vakuumhülle 4, die im Innern ein Strahlerzeugersystem enthält, das einen Elektronenstrahl 5 erzeugt. Das Strahlerzeugersystem, das in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnet ist, besteht üblicherweise aus mehreren Teilen, von denen hier nur die Katode K und die Wehnelt-Elektrode 12 für die Steuerung der Stromstärke des Strahls 5 dargestellt sind. Der Elektronenstrahl 5 wird durch elektromagnetische Einrichtungen, die hier symbolisch durch zwei Elektroden 2 dargestellt sind, beschleunigt und auf eine Speicherplatte 3 geleitet. Die Speicherplatte 3 besteht beispielsweise aus einer Schicht B aus pyroelektrischem Material, die für die einfallende Strahlung 6 empfindlich und von einer elektrisch leitenden Schicht C auf derjenigen Fläche bedeckt ist, die nicht dem Elektronenbeschuß ausgesetzt ist. Die Anordnung von Fig. 1 enthält außerdem Einrichtungen 7 zum Aufbauen einer Potentialdifferenz V zwischen der Katode K und der metallisierten CK

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Fläche C der Speicherplatte 3.

Eine entsprechend dem Schema von Fig. 1 aufgebaute Bildaufnahmeröhre arbeitet folgendermaßen:

Die einfallende Strahlung 6, die auf die Speicherplatte 3 auftrifft, verursacht in dem pyroelektrischen Material B eine räumliche Temperaturänderung, die von der räumlich ungleichförmigen Verteilung der Energie der Strahlung 6 abhängig ist. Diese Temperaturänderung bewirkt ihrerseits bekanntlich das Auftreten einer ungleichförmigen Verteilung der positiven und negativen elektrischen Ladungen auf den beiden Flächen der Speicherplatte 3„ Der Elektronenstrahl gestattet, diese Ladungen zu neutralisieren und ein elektrisches Lesesignal S zu gewinnen, das mit der Intensität der einfallenden Strahlung 6 verknüpft ist. Das Signal S wird beispielsweise an den Klemmen eines Widerstandes 9 abgenommen, der in Reihe zwischen das Strahlerzeugersystem 1 und die leitende Schicht C der Speicherplatte 3 geschaltet ist.

Wie oben bereits erwähnt, ist ein solches Lesen nur möglich, wenn das Potential der Speicherplatte in jedem Punkt größer als das der Katode ist. Es ist somit erforderlich, zwischen zwei Ablesungen ein und desselben Punktes der Speicherplatte letztere aufzubereiten, um ihr Potential auf einen positiven Wert zu bringen. Diese Aufbereitung besteht aus einer

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Kompensationsphase und aus einer Niveltierungsphase.

Es sei daran erinnert, daß während der Kompensationsphase

C die Potentialdifferenz V_., auf einen derartigen Wert 1 CK

gebracht wird, daß es auf der Speicherplatte 3 unter dem Aufprall des Strahls 5 zu einer Sekundärelektronenemission mit einem Koeffizienten δ > 1 kommt. Außerdem wird der Strahlstrom mit Hilfe der Wehnelt-Elektrode 12 auf einen Wert gebracht, der viel kleiner ist als während der Lesephase (beispielsweise einige hundert Nanoampere für die Phase C und einige Mikroampere für die Lesephase). Die durch den Strahl abgetastete Fläche der Speicherplatte lädt sich dann um eine Größe positiv auf, die zu dem Strahlstrom, zu der zwischen dem Sekundärelektronenemissionskoeffizienten und Eins gebildeten Differenz (δ- 1) und zu der Durchgangszeit des Strahls 5 in jedem Punkt proportional ist.

In den Diagrammen von Fig. 2 sind dargestellt:

- (a) die Potentialdifferenzen V_. , die in Abhängigkeit von

CK

der Zeit zwischen der Katode K und der metallisierten Fläche C der Speicherplatte aufgebaut werden ; und

- (b) die Potentiale V _, in bezug auf das der Fläche C der

ι ^BC

Speicherplatte und der Fläche B der Speicherplatte, die durch den Strahl 5 abgetastet wird.

In der Kompensationsphase C zeigt das Diagramm (a) die angelegte Spannungsdifferenz V , während das Diagramm (b)

CK

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AO

zeigt, daß sich die Fläche B der Speicherplatte gegenüber dem Potential der Fläche C der Speicherplatte positiv auflädt, allerdings in räumlich ungleichmäßiger Weise.

Die Nivellierungsphase, in der diese Ungleichmäßigkeit zum Verschwinden gebracht werden soll, besteht darin, die Potentialdifferenz V auf einen leicht negativen Wert zu

CK

bringen, der beispielsweise in der Größenordnung von -1 V liegt. Das ist durch den Teil N in dem Diagramm

(a) dargestellt. Es sei angemerkt, daß dann gilt: V = - V

CK BC

Die Elektronen des Strahls 5, die dann zu der Speicherplatte 3 hin schwach beschleunigt werden, nivellieren die Ungleichmäßigkeit des Potentials der Oberfläche. B, wobei dieses gleichzeitig einen Wert annimmt, der kleiner ist als während der Kompensationsphase C , der aber positiv bleibt, wie in dem Diagramm (b) von Fig. 2 dargestellt.

Nach diesen beiden Vorbereitungsphasen kommt die Lesephase (Teil L der Diagramme von Fig. 2), während der die Potentialdifferenz V_. etwa Null ist (Diagramm (a)) und die CK

Elektronen des Strahls die Fläche B der Speicherplatte entladen (Diagramm (b)).

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Die Fig. 3a bis 3c zeigen Varianten der Abläufe der drei Phasen des Verfahrens nach der Erfindung.

Das Diagramm (a) zeigt das Lesen einer Zeile der Ordnung n, die mit L bezeichnet und mit ausgezogener Linie dargestellt ist. An das Ende dieser Lesephase schließt sich eine Nivellierurgsphase an, während der der Elektronenstrahl nach k Zeilen zurückkehrt, um eine Zeile der Ordnung (n - k) zu beschreiben, die mit N bezeichnet und mit strichpunktierter Linie dargestellt ist. Am Ende dieser Phase geht der Lesestrahl um ρ Zeilen (mit ρ < k) weiter, um in der Kompensationsphase eine Zeile der Ordnung (n - k + p) zu beschreiben, die mit C bzeichnet und mit gestrichelter dicker Linie dargestellt ist. Schließlich; nach der Kompensationsphase, geht der Strahl zu der nächsten Lesezeile der Ordnung (n + 1) weiter, die mit ausgezogener Linie dargestellt und mit

L . bezeichnet ist. Die verschiedenen Rückläufe des Strahls n+1

erfolgen mit einem Strahlstrom, der im wesentlichen gleich Null ist, und sie sind in Fig. 3 mit gestrichelten dünnen Linien dargestellt, welche mit der Bezugszahl 8 bezeichnet sind.

Da die Dauer der verschiedenen Phasen gleich der Dauer einer Abtastzeile ist und da die Anzahl k gegenüber der Anzahl der das Abtastteilbild der Speicherplatte bildenden Zeilen klein ist, scheint das während einer Lesezeile gelesene Signal die Information darzustellen, die von der Speicherplatte während

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fast der gesamten Dauer des vorhergehenden Teilbildes empfangen wird, was eine kontinuierliche optische Darstellung gestattet und gegenüber den bekannten Einrichtungen, bei welchen bis zu zwei Drittel der empfangenen Information verloren gehen konnten , einen wichtigen Fortschritt darstellt.

Beispielsweise kann sich bei einem herkömmlichen Fernseh— teilbild die Anzahl k von 10 bis 60 und die Anzahl ρ von 1 bis 5 ändern.

Mit denselben Darstellungsvereinbarungen zeigt das Diagramm (b) von Fig. 3 eine Variante, in der die Kompensationsphase C den Rücklauf des Strahls nach der Nivellierung N von der Zeile der Ordnung (n - k) zu der Zeile der Ordnung (n — k + p) ausnutzt.

Das Diagramm (c) von Fig. 3 zeigt eine Variante des Diagramms (a), in der die Kompensationszeile der Ordnung (n - k + p) in umgekehrter Richtung durchlaufen wird.

Es sei angemerkt, daß die Reihenfolge der Nivellierungsphase und der Kompensationsphase umgekehrt werden kann, unter der Bedingung, daß sie sich weiterhin auf die Zeilen der Ordnung (n - k) beziehungsweise (n - k + p) beziehen.

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Leerseite

Claims (4)

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1. Verfahren zum elektrischen Lesen einer ohmschen Speicherplatte, die eine Anhäufung von elektrischen Ladungen trägt, bei welchem eine Folge von drei Phasen wiederholt wird:

- einer Lesephase, in welcher die Ladungsanhäufung mit Hilfe eines Elektronenstrahls gelesen wird, der die Speichel— platte in einer Aufeinanderfolge, von ein Teilbild darstellenden parallelen Zeilen abtastet;

- einer Kompensationsphase, während der der Aufprall des Elektronenstrahls auf die Speicherplatte durch Sekundärelektronenemission das positive Vorspannen derjenigen Fläche der Speicherplatte bewirkt, die durch den Strahl abgetastet wird, und

- einer Nivellierungsohase, während der der Aufprall des Elektronenstrahls auf die Speicherplatte die Homogenisierung der positiven Vorspannung bewirkt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Lesephase im wesentlichen gleich der Dauer einer Abtastzeile ist und daß die Nivellierungsphase und die Konnpensationsphase gegenüber der Teilbilddauer etwa die gleiche Dauer wie eine Lesephase haben, daß während einer Nivellierungsphase der Elektronenstrahl in bezug auf die letzte gelesene Zeile nach einer Anzahl von k Zeilen wieder zurückkehrt, und daß während einer Konnpensationsphase der Elektronenstrahl in bezug auf die letzte gelesene Zeile nach einer Anzahl von (k — p) Zeilen wieder zurückkehrt, mit p< k.

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ORJGINAL INSPECTED

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl k klein gegenüber der Gesamtanzahl der das Teilbild bildenden Zeilen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Phasen in folgender Reihenfolge ausgeführt werden: erst eine Lesephase, dann eine Nivellierungsphase und anschließend eine Kompensationsphase, wobei der Rücklauf des Elektronenstrahls mit einem Strom erfolgt, der im wesentlichen Null ist.

4. Bildaufnahmeröhre, die ein elektrisches Signal der Abtastung einer einfallenden Strahlung liefert, mit einem Strahlerzeugersystem, das einen Elektronenstrahl liefert, mit Einrichtungen zum Führen und Ablenken des Strahls, mit einer pyroelektrisch en Speicherplatte, die die einfallende Strahlung empfängt, welche sich auf ihr durch eine Anhäufung von elektrischen Ladungen ausdrückt, und mit Einrichtungen zum Bilden einer Potentialdifferenz zwischen dem Strahlerzeugersystem und der Speicherplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherplatte durch den Elektronenstrahl mit Hilfe des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 abgetastet wird,

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