EP0056556A1 - Tube analyseur à cible à accumulation - Google Patents

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EP0056556A1
EP0056556A1 EP81402097A EP81402097A EP0056556A1 EP 0056556 A1 EP0056556 A1 EP 0056556A1 EP 81402097 A EP81402097 A EP 81402097A EP 81402097 A EP81402097 A EP 81402097A EP 0056556 A1 EP0056556 A1 EP 0056556A1
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EP
European Patent Office
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tube
target
plates
lines
pick
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Ceased
Application number
EP81402097A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Michel Favreau
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
Application filed by Thomson CSF SA filed Critical Thomson CSF SA
Publication of EP0056556A1 publication Critical patent/EP0056556A1/fr
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/46—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the ray or beam, e.g. electron-optical arrangement
    • H01J29/70—Arrangements for deflecting ray or beam
    • H01J29/72—Arrangements for deflecting ray or beam along one straight line or along two perpendicular straight lines
    • H01J29/74—Deflecting by electric fields only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/26—Image pick-up tubes having an input of visible light and electric output
    • H01J31/28—Image pick-up tubes having an input of visible light and electric output with electron ray scanning the image screen
    • H01J31/34—Image pick-up tubes having an input of visible light and electric output with electron ray scanning the image screen having regulation of screen potential at cathode potential, e.g. orthicon
    • H01J31/38—Tubes with photoconductive screen, e.g. vidicon

Definitions

  • the present invention relates to analyzer tubes for television cameras, provided with a photoconductive accumulation target storing an amount of electric charges as a function of the intensity of the light flux received and of the accumulation time.
  • the optical image is focused on the photoconductive layer.
  • the conductivity of each point of the latter varies with the light intensity received, the positive charges due to the positive potential applied to the signal plate diffuse more or less quickly through the layer, so that one obtains on the rear face of the target a relief of positive charges constituting an electric image, faithful reflection of the projected optical image.
  • each point of the target captures the quantity of electrons necessary to reduce its potential to that of the cathode of the gun.
  • the various currents corresponding to the electron contributions of the beam, which cancel the positive charges of the target cross the load resistance placed in the circuit of the signal plate, and create at its terminals variations of potential which constitute the video signal .
  • the electron beam generated by the cathode of the tube is intended to scan the target along main lines of analysis. Between two successive passages of the beam, the illuminated elements of the photoconductive layer of the target gradually take up the power supply potential of the target, this is called accumulation. This positive potential is higher the higher the illumination and the longer the time between two successive passages of the beam.
  • Flickering phenomena are linked to the localized potential difference thus created between the scanned lines and the unscanned areas. Indeed, at the time of its "landing" on the target, the electron beam, instead of scanning again the main lines previously analyzed, is deflected towards the contiguous areas not previously scanned and which are more positively polarized than the lines main. A discharge then takes place, generating an important parasitic signal which is most often periodic.
  • One solution is to vary the focal length of the electrostatic lenses which allow the electron beam to be concentrated. This means increases the size of the electron beam on the target, but in this case the horizontal resolution (in the direction of the main lines) is reduced.
  • Another solution consists in modulating the scanning of the target, either by modulating the vertical scanning signal by a periodic signal of amplitude equal to half a line interval and of frequency at least equal to twice the maximum frequency, or using complementary deflection coils.
  • This method is known under the name of "wobulation of the analysis beam” and has already been implemented for the reproduction of images on receiving tubes.
  • magnetic "wobulation” is difficult to carry out on an analyzer tube, because many shields protect the tube against the actions of the earth's field.
  • the magnetic field which produces the vertical deflection is difficult to modulate by a high frequency signal, because it would be necessary to use coils having too large self-induction coefficients.
  • the use of additional coils is difficult because of the problem of coupling with the main coils.
  • the present invention relates to an analyzer tube avoiding the flickering phenomenon and the aforementioned drawbacks, by controlled modification of the height of the analysis brush at the level of the target scanned using simple means.
  • a photoconductive target analyzer tube comprising two metal plates P and P 2 placed inside the tube and brought to different potentials so as to generate an electrostatic deflection of the electron beam scanning the target.
  • n analysis lines characterized in that the potential difference between the plates P l and P 2 is modulated by a signal whose frequency is at least equal to 2F (F: maximum frequency of the video signal delivered by the analyzer tube), and in that the plates are placed on either side of the electron beam so as to generate a deflection of the beam allowing scanning of the line spaces.
  • the analyzer tube shown in the figure is in the form of a glass cylinder V, a first end of optical glass carrying the photoconductive target.
  • the electronic gun whose beam is focused by a concentration coil B I arranged around the glass cylinder V, and deflected by deflection coils B 2 and B 3 arranged around the glass cylinder V.
  • the target is formed by a metallic layer thin enough to be transparent constituting a signal plate P.
  • On this metallic layer is deposited a photoconductive material C.
  • the electrons generated by the electron gun are accelerated by an acceleration electrode G and focused on the photoconductive layer C by a focusing electrode G 2 , which makes it possible to obtain, together with the focusing coil B I, perfect concentration of the beam.
  • a grid G 3 with fine meshes is placed at a short distance from the photoconductive layer C so as to cause a slowing down of the electrons between this grid G 3 and the sensitive surface C, so that the electron beam strikes the next photosensitive layer, one of its normal.
  • a cylindrical base E placed at the second end of the glass cylinder V is provided with four connection terminals A 1 , A 2 , A 3 , A 4 which enable the various internal elements of the analyzer tube to be energized.
  • This comprises an electron gun constituted by a cathode K 1 heated by the filament F 1 , and by a control electrode W.
  • the analyzer tube comprises two metal plates P 1 and P 2 placed inside of the tube between the concentration electrode G 2 and the acceleration electrode G 1 . These flat plates are placed horizontally on either side of the beam. When using the tubes in a 625 line television system, the plates P 1 and P 2 are brought to the same potential.
  • the plates P 1 and P 2 are brought to different potentials so as to generate an electrostatic deflection of the beam in the vertical direction, which allows a optimal target scanning.
  • This optimal target scan is obtained by modulating the potential difference between the plates P 1 and P 2 by a periodic signal S of frequency at least equal to twice the maximum frequency of the video signal produced and of amplitude Y, Y being the potential difference that it between plates P 1 and P 2 is necessary to obtain a vertical deflection of the beam which is equal to 1 ⁇ 2 line interval on the target.
  • the electron beam scans the target along curved lines whose shape corresponds to the signal S.
  • the unscanned areas of the target are reduced. This reduction is all the more important as the frequency of the signal S is high.
  • the potentials to which the plates P 1 and P 2 are carried are extremely low, of the order of a few volts.
  • the deflection sensitivity is extremely high because the plates are very close to the beam and the desired vertical deflection is low.
  • the analyzer tube is intended to be connected to a supply device provided with a switch making it possible to cut the supply to the plates P 1 and P 2 , so that the tube can be used for a television system 625 lines without loss of definition.
  • the position of the plates along the path of the beam is of little importance, but as one approaches the target, the amplitude of movement of the beam increases, which makes it necessary to separate the electrostatic deflection plates P 1 and P 2 in proportion, thereby reducing their sensitivity.
  • the vicinity of the electrostatic deflection plates and the target is not recommended because of the possible spurious couplings between these two elements.

Landscapes

  • Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

La présente invention concerne les tubes analyseurs à cible à accumulation pour caméras de télévision. Le tube analyseur comporte une paire de plaques métalliques (P1 et P2), auquelle est appliquée une différence de potentiel alternatives, de fréquence au moins deux fois plus élevée que la fréquence vidéo maximale et d'amplitude telle que l'espace inter-ligne soit balayé Un même tube permet ainsi de réaliser un balayage en 625 lignes ou en 312,5 lignes sans qu'il y ait de phénomène de scintillement de l'image lors de l'analyse en 312,5 lignes. Application aux caméras de télévision.

Description

  • La présente invention concerne les tubes analyseurs pour caméras de télévision, munis d'une cible photoconductrice à accumulation stockant une quantité de charges électriques fonction de l'intensité du flux lumineux reçu et du temps d'accumulation.
  • Les tubes analyseurs actuels équipés d'un photosenseur à accumulation sont fréquemment l'objet de phénomènes de scintillement. Ces phénomènes se produisent systématiquement lorsque le diamètre du pinceau d'électrons balayant la cible photoconductrice est inférieur à la distance qui sépare deux lignes consécutives. C'est le cas en particulier des tubes analyseurs destinés aux systèmes de télévision dont le nombre de lignes d'analyse est 625 par image, et que l'on utilise pour un système de télévision dont le nombre de lignes d'analyse est 312,5 lignes par image. L'explication de ces phénomènes de scintillement est la suivante :
    • La cible est formée par une couche conductrice transparente constituant la plaque de signal sur laquelle est déposé un matériau photoconducteur, cette plaque de signal est portée à un potentiel positif par rapport à la cathode du canon du tube.
  • L'image optique est focalisée sur la couche photoconductrice. La conductivité de chaque point de cette dernière varie avec l'intensité lumineuse reçue, les charges positives dues au potentiel positif appliqué à la plaque de signal diffusent plus ou moins rapidement à travers la couche, en sorte que l'on obtient sur la face arrière de la cible un relief de charges positives constituant une image électrique, fidèle reflet de l'image optique projetée. Lors du passage du faisceau analyseur, chaque point de la cible capte la quantité d'électrons nécessaire pour ramener son potentiel à celui de la cathode du canon. Les divers courants correspondants aux apports d'électrons du faisceau, qui annulent les charges positives de la cible, traversent la résistance de charge placée dans le circuit de la plaque du signal, et créent à ses bornes des variations de potentiel qui constituent le signal vidéofréquence.
  • Le faisceau d'électrons généré par la cathode du tube est destiné à balayer la cible selon des lignes d'analyse principales. Entre deux passages successifs du faisceau, les éléments illuminés de la couche photoconductrice de la cible reprennent peu à peu le potentiel d'alimentation de la cible, c'est ce qu'on appelle l'accumulation. Ce potentiel positif est d'autant plus élevé que l'illumination est intense et que la durée entre deux passages successifs du faisceau est importante.
  • Lorsque le faisceau est d'un diamètre trop petit par rapport à la distance qui sépare deux lignes d'analyse principales, certaines zones situées entre les lignes ne sont pas balayées. C'est en particulier ce qui arrive lorsqu'il est appliqué un balayage 312,5 lignes par image à un tube analyseur conçu pour un balayage 625 lignes par image. Le potentiel de ces zones non balayées ne peut donc pas rejoindre celui de la cathode. Etant donné que ces zones sont illuminées, elles atteignent rapidement le potentiel d'alimentation de la cible.
  • Les phénomènes de scintillement sont liés à la différence de potentiel localisée ainsi créée entre les lignes balayées et les zones non balayées. En effet, au moment de son "atterrissage" sur la cible, le faisceau d'électrons, au lieu de balayer à nouveau les lignes principales précédemment analysées, est dévié vers les zones contigües non balayées précédemment et qui sont polarisées plus positivement que les lignes principales. Une décharge s'opère alors, engendrant un signal parasite important qui est le plus souvent périodique.
  • Pour obvier à cet inconvénient il est nécessaire de balayer toutes les zones de la cible.
  • Une solution consiste à faire varier la distance focale des lentilles électrostatiques qui permettent' de concentrer le faisceau d'électrons. Ce moyen permet d'augmenter la grosseur du faisceau d'électrons sur la cible mais, dans ce cas, la résolution horizontale (dans la direction des lignes principales) est diminuée.
  • Une autre solution consiste à réaliser un pinceau d'électrons à section elliptique. Ceci a déjà été réalisé pour des tubes de réception, précisément pour combler l'intervalle entre les lignes au moment de la reproduction des images. Pour mettre en oeuvre cette méthode, il suffit de réaliser une cathode elliptique. Cette dernière solution relativement simple résoud bien le problème, mais une fois la cathode modifiée, il n'est plus possible avec le même tube de réaliser soit un balayage aux normes conventionnelles 625 lignes, soit un balayage aux normes 312,5 lignes.
  • Une autre solution consiste à réaliser une modulation du balayage de la cible, soit en modulant le signal de balayage vertical par un signal périodique d'amplitude égal à un demi intervalle de ligne et de fréquence au moins égale à deux fois la fréquence maximale, soit en utilisant des bobines de déflexion complémentaires. Cette méthode est connue sous le nom de "wobulation du faisceau d'analyse" et a déjà été mise en oeuvre pour la reproduction d'images sur tubes récepteurs. Mais la "wobulation" magnétique est difficile à réaliser sur un tube analyseur, car quantités de blindages protègent le tube contre les actions du champ terrestre. Ainsi, le champ magnétique qui produit la déviation verticale est difficilement modulable par un signal de fréquence élevée, du fait qu'il faudrait utiliser des bobines ayant des coefficients d'auto-induction trop importants. En outre, l'utilisation de bobines complémentaires est difficile à cause du problème de couplage avec les bobines principales.
  • La présente invention a pour objet un tube analyseur évitant le phénomène de scintillement et les inconvénients précités, par modification contrôlée de la hauteur du pinceau d'analyse au niveau de la cible balayée à l'aide de moyens simples.
  • Selon l'invention, il est prévu un tube analyseur à cible photoconductrice comportant deux plaques métalliques P et P2 placées à l'intérieur du tube et portées à des potentiels différents de façon à engendrer une déviation électrostatique du faisceau d'électrons balayant la cible selon n lignes d'analyse (n entier positif), caractérisé en ce que la différence de potentiel entre les plaques Pl et P2 est modulée par un signal dont la fréquence est au moins égale à 2F (F : fréquence maximale du signal vidéofréquence délivré par le tube analyseur), et en ce que les plaques sont placées de part et d'autre du faisceau d'électrons de façon à engendrer une déviation du faisceau permettant un balayage des interlignes.
  • L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et du dessin s'y rapportant, sur lequel est représentée une coupe schématique d'un exemple de réalisation du tube analyseur selon l'invention.
  • Le tube analyseur représenté sur la figure se présente sous la forme d'un cylindre de verre V dont une première extrémité en verre optique porte la cible photoconductrice. A la deuxième extrémité se trouve le canon électronique dont le faisceau est focalisé par une bobine de concentration BI disposée autour du cylindre de verre V, et dévié par des bobines de déflexion B2 et B3 disposées autour du cylindre de verre V. La cible est formée par une couche métallique assez fine pour être transparente constituant une plaque de signal P. Sur cette couche métallique est déposée un matériau photoconducteur C. Les électrons générés par le canon à électrons sont accélérés par une électrode d'accélération G et focalisés sur la couche photoconductrice C par une électrode de focalisation G2, qui permet d'obtenir conjointement avec la bobine de focalisation BI une parfaite concentration du faisceau.
  • Une grille G3 à fines mailles est placée à faible distance de la couche photoconductrice C de façon à provoquer un ralentissement des électrons entre cette grille G3 et la surface sensible C, de manière que le faisceau électronique frappe la couche photosensible suivant, une de ses normales.
  • Une embase cylindrique E placée à la seconde extrémité du cylindre de verre V est munie de quatre bornes de connexion A1, A2, A3, A4 qui permettent d'assurer la mise sous tension des différents éléments internes du tube analyseur. Celui-ci comporte un canon à électrons constitué par une cathode K1 chauffée par le filament F1, et par une électrode de contrôle W. De plus, le tube à analyseur comporte deux plaques métalliques P1 et P2 placées à l'intérieur du tube entre l'électrode de concentration G2 et l'électrode d'accélération G1. Ces plaques planes sont placées horizontalement de part et d'autre du faisceau. Dans le cas de l'utilisation des tubes dans un système de télévision 625 lignes, les plaques P1 et P2 sont portées à un même potentiel. Dans le cas de l'utilisation du tube dans un système de télévision 312,5 lignes, les plaques P1 et P2 sont portées à des potentiels différents de façon à engendrer une déflexion électrostatique du faisceau dans le sens vertical, ce qui permet un balayage optimal de la cible. Ce balayage optimal de la cible est obtenu en modulant la différence de potentiel entre les plaques P1 et P2 par un signal périodique S de fréquence au moins égale à deux fois la fréquence maximale du signal vidéofréquence produit et d'amplitude Y, Y étant la différence de potentiel qu'il faut entre les plaques P1 et P2 pour obtenir une déflexion verticale du faisceau qui soit égale à un ½ intervalle de ligne sur la cible.
  • Ainsi le faisceau d'électrons balaye la cible suivant des lignes courbes dont la forme correspond au signal S. Il en résulte que les zones non balayées de la cible sont réduites. Cette réduction est d'autant plus importante que la fréquence du signal S est élevée.
  • Il est à noter que les potentiels auxquels sont portées les plaques P1 et P2 sont extrêmement faibles, de l'ordre de quelques volts. En effet, la sensibilité de déviation est extrêmement élevée du fait que les plaques sont très proches du faisceau et que la déflexion verticale désirée est faible.
  • En outre, le tube analyseur est destiné à être connecté à un dispositif d'alimentation muni d'un interrupteur permettant de couper l'alimentation des plaques P1 et P2, de sorte que le tube puisse être utilisé pour un système de télévision 625 lignes sans perte de définition.
  • L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté.
  • En particulier, la position des plaques le long du trajet du faisceau a peu d'importance, mais au fur et à mesure que l'on s'approche de la cible, l'amplitude du déplacement du faisceau augmente, ce qui oblige à écarter les plaques de déflexion électrostatiques P1 et P2 en proportion, diminuant ainsi leur sensibilité. De plus le voisinage des plaques de déflexion électrostatiques et de la cible n'est pas recommandé à cause des couplages parasites possibles entre ces deux éléments.

Claims (1)

  1. Tube analyseur à cible à accumulation comportant deux plaques métalliques (P1 et P2) placées à l'intérieur du tube et portées à des potentiels différents de façon à engendrer une déviation électrostatique du faisceau d'électrons balayant la cible selon n lignes d'analyse (n entier positif) ; et ou la différence de potentiel entre les plaques (P1 et P2) est modulée par un signal dont la fréquence est au moins égale à 2F (F fréquence maximale du signal vidéofréquence délivré par le tube analyseur) ; et où les plaques sont placées de part et d'autre du faisceau d'électrons de façon à engendrer une déviation du faisceau permettant un balayage des interlignes.
EP81402097A 1981-01-09 1981-12-31 Tube analyseur à cible à accumulation Ceased EP0056556A1 (fr)

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FR2498009A1 (fr) 1982-07-16
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