EP0540093B1 - Image tube with electrostatic shutter and imaging device - Google Patents
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- EP0540093B1 EP0540093B1 EP92203249A EP92203249A EP0540093B1 EP 0540093 B1 EP0540093 B1 EP 0540093B1 EP 92203249 A EP92203249 A EP 92203249A EP 92203249 A EP92203249 A EP 92203249A EP 0540093 B1 EP0540093 B1 EP 0540093B1
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- 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
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- H01J31/50—Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output
- H01J31/501—Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output with an electrostatic electron optic system
- H01J31/502—Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output with an electrostatic electron optic system with means to interrupt the beam, e.g. shutter for high speed photography
Definitions
- It also relates to a shooting device provided with such a picture tube.
- US Patent 4,528,447 which describes an electrostatic obturator tube provided with pairs of orthogonal deflection plates.
- a shutter electrode G1 is produced in the form of a cylinder provided with a grid. It is placed between a photocathode and a focusing electrode G2.
- the photocathode which receives the incident image to be detected, has a curved surface.
- the cylindrical sealing electrode G1 has a length substantially equal to its radius. Facing the photocathode, thin, evenly spaced metallic wires conform to the shape of a spherical cap practically identical to that formed by the concave photocathode. Such a grid constitutes a production difficulty.
- the presence of grid wires can raise a problem of making the photocathode when it is made "in situ".
- the grid constitutes a light mask with respect to the evaporation of the constituents Sn, Cs, K intended to form the photocathode.
- these wires can be the site of parasitic emissions during operation of the tube.
- Patent FR-A-2,082,509 is also known, which describes a cinematographic recording tube for one-dimensional images. It concerns a slit camera in which the photocathode occupies only a very small part of the internal face of the entry window. The illumination of this photocathode is limited to a slit, the purpose of this camera being to analyze the brightness of the line which forms on the target after focusing of the electron beam.
- This tube has a switching electrode placed midway between the photocathode and a focusing electrode.
- the configuration of the electrodes is provided for processing a one-dimensional image.
- the aim of this camera not being to process two-dimensional images, it is obvious that the characteristics of this switching electrode, as revealed by this document, do not ensure good spatial resolution and good linearity ( negligible image distortion) in the case of a two-dimensional image.
- the modulation sensitivity of the switching electrode is also not suitable.
- this switching electrode constitutes a sort of shielding of the focusing electrode, which prohibits associating the switching electrode and the focusing electrode to increase the modulation sensitivity.
- the object of the invention is to overcome these difficulties in order to define a picture tube with electrostatic shutter which is easier to industrialize and which makes it possible to use instantaneous currents for controlling the shutter which are weaker and therefore easier to control.
- This object is achieved with an image tube provided with an electrode having, around the central opening E, a border of a small thickness and a shape substantially merging with part of one of said equipotential so that in transmission the shutter electrode does not disturb by its presence the network of equipotentials which would exist in the absence of such a shutter electrode.
- border it is necessary to understand a part, close to the center of the electrode, which can represent half of the electrode, the external part, close to the envelope of the tube, being determined by mechanical imperatives of fixing and electrical for electrical isolation.
- the shutter electrode is given the form that the equipotential would have in the absence of an electrode shutter. Its thickness must therefore be very small. In this way, the transmission of the electron flow is not altered.
- the electrons pass through the central opening which is not obstructed by a network of metallic wires.
- the shape of the electrode must be very careful. Indeed, it is not a question of transmitting a thin electron beam but the whole of a two-dimensional image. It is therefore not acceptable for degradations in the form of distortions to appear in particular on the contours of the image.
- the electrode should have almost zero thickness. This is not possible in practice, a compromise consists in giving it a very small thickness (for example less than substantially 0.2 mm) on the edge of the central opening by accepting a progressively greater thickness as it approaches the periphery of the tube.
- the face of the electrode which faces the focusing means which must be the most rigorously determined. This face must, in fact, be well parallel to the equipotential on which the shutter electrode is superimposed.
- the equipotentials which adjoin on either side the shutter electrode are not modified compared to the situation of an identical tube which would be devoid of shutter electrode.
- the shutter electrode is defined so that said border is placed in an area where the equipotentials form monotonic curves substantially parallel to one another.
- the shutter sensitivity can be defined as the ability of the tube to shut off the flow of electrons by a low control potential.
- the diameter of the central opening can be reduced. This is determined according to the size of the electron source, preferably a photocathode.
- the diameter of the central opening and the diameter of the photocathode are preferably included in a ratio ranging substantially from 1 to 2 approximately.
- the shutter sensitivity can be modified by adjusting the distance between the shutter electrode and the photocathode.
- the distance between the center of the central opening and the center of the photocathode is substantially equal to a quarter of the diameter of the central opening.
- the shutter electrode does not constitute a shielding between the focusing electrode and the photocathode.
- a "picture tube” is a tube which receives an incident image and renders a final image whatever the type of target.
- the picture tube includes specific means which allow the final image to appear in the form of a video or other electrical signal, the picture tube then takes the name of picture tube.
- it may be an image tube for which the target consists of a luminescent screen, for example deposited on optical fibers.
- the equipotential lines are spaced successively, from the photocathode towards the anode, by steps of 5 volts then 30 volts, then 100 volts, then 500 volts.
- FIG. 3 is a diagram similar to that of FIG. 1 with a shutter electrode G1 17 interposed between the photocathode 12 and the focusing electrode G2 13.
- FIG. 4 is a representation of the equipotential lines and of the electronic trajectories for the image pickup tube of FIG. 3.
- the shutter electrode 17 is here polarized at 90 volts to be superimposed on the 90 volt equipotential. Compared to FIG. 2, the electronic flow then remains unchanged.
- This annular sealing electrode is very external to the electron beam and therefore its concentricity is not critical. It is the border 27 (FIG. 3) around the central opening which is of great importance from the point of view of electronic optics: the thickness of the electrode G1 and its inclination relative to the axis of the tube. are important.
- this electrode G1 As regards the central part of this electrode G1 (FIG. 3), it is preferably constituted by a spherical segment of very small thickness (for example 0.1 mm) representing at best the shape of the equipotential previously calculated and represented on Figure 2. Insofar as it is expected that this electrode G1 is made in turn in one piece, the walls are preferably machined with a straight cross section (and slightly flared to ensure good rigidity).
- the most important angle is that of the wall facing G2: it is close to the average angle of the equipotential materialized in this area and, in all rigor, is optimized to find the results illustrated in Figure 4, which correspond to a minimum of defects of the final image (that is to say of non-linearity and loss of resolution on the edges), that is to say in perfect agreement with those of FIG. 2.
- the same tube can have a high shutter sensitivity and an average quality of the final image edges, or keep this sensitivity on a reduced final image with good qualities.
- the thickness of the edge of this electrode G1 (in the vicinity of the edge of the electron beam), it can be increased to 0.2 mm without degrading the results. A greater thickness is only envisaged - for reasons of ease of machining - if the quality of the edges of the final image is the subject of less demanding.
- the position of G1 should not be arbitrary.
- the distance DG1 between its "tip” and the plane tangent to the center of the photocathode is equal to 7 mm (and in this case, DG1 / 2R G1 ⁇ 0.22).
- the trajectory blocking sensitivity only improves a little for the edge of the electron beam but does not change at the center of it (around the axis). Furthermore, the parasitic capacitance C p increases due to this proximity of G 1 and the support of the photocathode. Finally, with too great a reduction in DG1, this electrode G1 leaves the zone where the equipotentials correspond by translation, which results in a mechanically critical solution, that is to say that the obturation electrode can no longer be properly compensated electrically.
- the 0 volt equipotential is closed on the axis, near the center of the photocathode, thus defining a cut-off.
- the equipotentials are negative and the electric field is first repulsive in the vicinity of the photocathode.
- the total capacity C is divided into:
- C C o + C p
- C o the capacity of G1 in relation to the useful photocathode surface
- C p parasitic capacity, groups all the rest (capacity of G1 in relation to the focusing G2, to the accelerator , to the shielding of the tube ... and to the photocathode support).
- Is : I V t (( VS o + VS p )
- the shutter electrode has a total opening for the wide beam coming from the photocathode. Thus it does not constitute a shielding between the photocathode and the focusing electrode G2 so that it is possible to effectively combine shutter potentials applied simultaneously to the shutter electrode G1 and to the focusing electrode G2 .
- the polarizations are applied through resistors R 1 and R 2 respectively connected to the shutter electrode 17 and to the means 13.
- the pulse is applied using the capacitors C 1 and C 2 .
- the indicated potentials relate to the case of a target formed of an electroluminescent screen, that is to say with an electron source brought to 0 volts and an anode brought to 14,000 volts.
- the electron source is then brought to -14,000 volts and the anode is brought to 0 volts.
- FIG. 7 shows that it is possible to provide the input of the focusing electrode G2 with a cylindrical flange 23 of small thickness conforming to the equipotential closing on the focusing electrode G2 in mode of transmission of the electronic flux.
- FIG. 8 is a schematic view of a part of a shooting tube in which the target 14 consists of a luminescent screen 14a coupled by an optical fiber 24 to a charge transfer device 14b. The electron flow is therefore transformed into photonic flow by the luminescent screen 14a. The photonic flux is then detected by the charge transfer device 14b.
- the image tube can also contain means for electrostatic deflection 20 in the space adjacent to the target (FIG. 9). It is thus possible to intervene on the position of the final image on the target. For this we generate a final image occupying only part of the target. This is obtained either by construction of the tube or by masking the extent of the photocathode if the image reduction is not planned at the start. A series of reduced final images can represent a series of different final images taken consecutively by the shooting tube. It is then necessary to synchronize the shutter means and the deflection means using an image sequencer 21.
- a shooting tube provided with the shutter electrode made it possible to achieve a shutter time of approximately 10 ns.
- a DTC of 1024 x 1024 pixels, and reduced final images of 64 x 64 pixels it is possible to take a series of 256 reduced final images.
- This method provides a considerable gain in speed compared to the method consisting in operating a data extraction after each reduced final image entered in the DTC.
Landscapes
- Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
Description
L'invention concerne un tube-image à obturateur électrostatique comprenant :
- une source d'électrons émettant un flux d'électrons en réponse à une image photonique incidente, le flux d'électrons se propageant dans le tube-image à travers un réseau d'équipotentielles,
- des moyens de focalisation et d'accélération desdits électrons,
- des moyens d'obturation situés entre la source d'électrons et les moyens de focalisation et d'accélération pour interrompre le flux d'électrons, les moyens d'obturation comprenant une électrode d'obturation de type annulaire qui possède une ouverture centrale E à travers laquelle transite le flux d'électrons,
- une cible sur laquelle le flux d'électrons inscrit une image finale.
- a source of electrons emitting a flow of electrons in response to an incident photonic image, the flow of electrons propagating in the image tube through a network of equipotentials,
- means for focusing and accelerating said electrons,
- shutter means located between the electron source and the focusing and accelerating means for interrupting the flow of electrons, the shutter means comprising an annular type shutter electrode which has a central opening E to through which the electron flow transits,
- a target on which the flow of electrons registers a final image.
Elle concerne également un dispositif de prise de vue muni d'un tel tube-image.It also relates to a shooting device provided with such a picture tube.
Dans le domaine de la prise de vue d'images, il est généralement nécessaire de pouvoir interrompre ou établir la prise de vue sur une durée très courte. Soit que cela dépende de la création d'une suite d'images évoluant rapidement, soit que la cible nécessite un tel fonctionnement.In the field of image shooting, it is generally necessary to be able to interrupt or establish shooting for a very short period of time. Either it depends on the creation of a rapidly evolving series of images, or the target requires such functioning.
On connaît le brevet US 4 528 447 qui décrit un tube obturateur électrostatique muni de paires de plaques de déflexion orthogonales. Une électrode d'obturation G1 est réalisée sous forme d'un cylindre muni d'une grille. Elle est placée entre une photocathode et une électrode de focalisation G2. La photocathode, qui reçoit l'image incidente à détecter, possède une surface courbe. L'électrode d'obturation G1 cylindrique a une longueur sensiblement égale à son rayon. Face à la photocathode, de minces fils métalliques régulièrement espacés épousent la forme d'une calotte sphérique pratiquement identique à celle constituée par la photocathode concave. Une telle grille constitue une difficulté de réalisation.US Patent 4,528,447 is known which describes an electrostatic obturator tube provided with pairs of orthogonal deflection plates. A shutter electrode G1 is produced in the form of a cylinder provided with a grid. It is placed between a photocathode and a focusing electrode G2. The photocathode, which receives the incident image to be detected, has a curved surface. The cylindrical sealing electrode G1 has a length substantially equal to its radius. Facing the photocathode, thin, evenly spaced metallic wires conform to the shape of a spherical cap practically identical to that formed by the concave photocathode. Such a grid constitutes a production difficulty.
Lors du fonctionnement en obturateur "ouvert", les champs électriques E1 et E2 de part et d'autre des fentes définies par les espaces inter-fils doivent être égaux afin de ne pas créer des microlentilles unidirectionnelles qui affecteraient gravement la qualité de l'image finale. C'est l'ajustement du potentiel VG1 de l'électrode G1 qui permet de satisfaire la condition E1 = E2 car en pratique le potentiel VG2 de l'électrode G2 est imposé par les conditions de focalisation. Le potentiel de G1 qui est positif par rapport à la photocathode en fonctionnement ouvert, devient légèrement négatif pour refouler les photoélectrons émis avec une certaine vitesse initiale en fonctionnement fermé. Dans cette fonction d'obturation, l'électrode G2 n'intervient pas car elle est loin de la photocathode et est fortement blindée par l'électrode G1 relativement volumineuse, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de moduler le potentiel de G2 pour améliorer la sensibilité d'obturation.When operating as an "open" shutter, the electric fields E 1 and E 2 on either side of the slots defined by the inter-wire spaces must be equal so as not to create unidirectional microlenses which would seriously affect the quality of the final image. It is the adjustment of the potential V G1 of the electrode G1 which makes it possible to satisfy the condition E 1 = E 2 because in practice the potential V G2 of the electrode G2 is imposed by the focusing conditions. The potential of G1, which is positive with respect to the photocathode in open operation, becomes slightly negative in order to repress the photoelectrons emitted with a certain initial speed in closed operation. In this shutter function, the G2 electrode does not intervene because it is far from the photocathode and is strongly shielded by the relatively bulky G1 electrode, so that it is not necessary to modulate the potential of G2 to improve shutter sensitivity.
De plus, la présence de fils de grille peut soulever un problème de réalisation de la photocathode lorsque celle-ci est réalisée "in situ". En effet, la grille constitue un léger masque vis-à-vis de l'évaporation des constituants Sn, Cs, K destinés à former la photocathode. Par ailleurs, ces fils peuvent être le siège d'émissions parasites en cours de fonctionnement du tube.In addition, the presence of grid wires can raise a problem of making the photocathode when it is made "in situ". Indeed, the grid constitutes a light mask with respect to the evaporation of the constituents Sn, Cs, K intended to form the photocathode. Furthermore, these wires can be the site of parasitic emissions during operation of the tube.
On connaît également le brevet FR-A-2.082.509 qui décrit un tube d'enregistrement cinématographique pour des images monodimensionnelles. Il concerne une caméra à fente dans laquelle la photocathode n'occupe qu'une partie très réduite de la face interne de la fenêtre d'entrée. L'éclairement de cette photocathode est limité à une fente, cette caméra ayant pour objet d'analyser la brillance de la ligne qui se forme sur la cible après focalisation du faisceau d'électrons.Patent FR-A-2,082,509 is also known, which describes a cinematographic recording tube for one-dimensional images. It concerns a slit camera in which the photocathode occupies only a very small part of the internal face of the entry window. The illumination of this photocathode is limited to a slit, the purpose of this camera being to analyze the brightness of the line which forms on the target after focusing of the electron beam.
Ce tube comporte une électrode de commutation placée à mi-distance entre la photocathode et une électrode de focalisation. La configuration des électrodes est prévue pour traiter une image monodimensionnelle. Le but de cette caméra n'étant pas de traiter des images à deux dimensions il est manifeste que les caractéristiques de cette électrode de commutation, telles que révélées par ce document, ne permettent pas d'assurer une bonne résolution spatiale et une bonne linéarité (distorsion négligeables d'image) dans le cas d'une image à deux dimensions. La sensibilité de modulation de l'électrode de commutation n'est également pas adaptée.This tube has a switching electrode placed midway between the photocathode and a focusing electrode. The configuration of the electrodes is provided for processing a one-dimensional image. The aim of this camera not being to process two-dimensional images, it is obvious that the characteristics of this switching electrode, as revealed by this document, do not ensure good spatial resolution and good linearity ( negligible image distortion) in the case of a two-dimensional image. The modulation sensitivity of the switching electrode is also not suitable.
Par ailleurs, cette électrode de commutation constitue une sorte de blindage de l'électrode de focalisation ce qui interdit d'associer l'électrode de commutation et l'électrode de focalisation pour accroître la sensibilité de modulation.Furthermore, this switching electrode constitutes a sort of shielding of the focusing electrode, which prohibits associating the switching electrode and the focusing electrode to increase the modulation sensitivity.
Le but de l'invention est de pallier ces difficultés afin de définir un tube-image à obturateur électrostatique qui soit plus facile à industrialiser et qui permette d'utiliser des courants instantanés de commande de l'obturation plus faibles donc plus faciles à maîtriser. Ce but est atteint avec d'un tube-image muni d'une électrode disposant, autour de l'ouverture centrale E, d'une bordure d'une faible épaisseur et d'une forme se confondant sensiblement avec une partie d'une desdites équipotentielles pour qu'en transmission l'électrode d'obturation ne perturbe pas par sa présence le réseau d'équipotentielles qui existerait en l'absence d'une telle électrode d'obturation.The object of the invention is to overcome these difficulties in order to define a picture tube with electrostatic shutter which is easier to industrialize and which makes it possible to use instantaneous currents for controlling the shutter which are weaker and therefore easier to control. This object is achieved with an image tube provided with an electrode having, around the central opening E, a border of a small thickness and a shape substantially merging with part of one of said equipotential so that in transmission the shutter electrode does not disturb by its presence the network of equipotentials which would exist in the absence of such a shutter electrode.
Par le mot "bordure", il faut comprendre une partie, proche du centre de l'électrode, qui peut représenter la moitié de l'électrode, la partie externe, proche de l'enveloppe du tube, étant déterminée par des impératifs mécaniques de fixation et électriques pour l'isolement électrique.By the word "border", it is necessary to understand a part, close to the center of the electrode, which can represent half of the electrode, the external part, close to the envelope of the tube, being determined by mechanical imperatives of fixing and electrical for electrical isolation.
On donne à l'électrode d'obturation la forme qu'aurait l'équipotentielle en absence d'une électrode d'obturation. Son épaisseur doit donc être très faible. De la sorte, la transmission du flux d'électrons n'est pas altérée. Les électrons transitent à travers l'ouverture centrale qui n'est pas obstruée par un réseau de fils métalliques.The shutter electrode is given the form that the equipotential would have in the absence of an electrode shutter. Its thickness must therefore be very small. In this way, the transmission of the electron flow is not altered. The electrons pass through the central opening which is not obstructed by a network of metallic wires.
La forme de l'électrode doit être très soignée. En effet, il ne s'agit pas de transmettre un mince faisceau électronique mais la totalité d'une image à deux dimensions. Il n'est donc pas acceptable que des dégradations sous forme de distorsions apparaissent en particulier sur les contours de l'image. Idéalement, l'électrode devrait avoir une épaisseur quasiment nulle. Ceci n'étant pas possible en pratique, un compromis consiste à lui donner une épaisseur très faible (par exemple inférieure à sensiblement 0,2 mm) sur le bord de l'ouverture centrale en acceptant une épaisseur progressivement plus grande en se rapprochant de la périphérie du tube.The shape of the electrode must be very careful. Indeed, it is not a question of transmitting a thin electron beam but the whole of a two-dimensional image. It is therefore not acceptable for degradations in the form of distortions to appear in particular on the contours of the image. Ideally, the electrode should have almost zero thickness. This is not possible in practice, a compromise consists in giving it a very small thickness (for example less than substantially 0.2 mm) on the edge of the central opening by accepting a progressively greater thickness as it approaches the periphery of the tube.
C'est la face de l'électrode qui fait face aux moyens de focalisation qui doit être la plus rigoureusement déterminée. Cette face doit, en effet, être bien parallèle à l'équipotentielle sur laquelle l'électrode d'obturation se superpose. Ainsi, les équipotentielles qui jouxtent de part et d'autre l'électrode d'obturation ne sont pas modifiées par rapport à la situation d'un tube identique qui serait dépourvu d'électrode d'obturation. Pour cela, l'électrode d'obturation est définie pour que ladite bordure soit placée dans une zone où les équipotentielles forment des courbes monotones sensiblement parallèles entre elles.It is the face of the electrode which faces the focusing means which must be the most rigorously determined. This face must, in fact, be well parallel to the equipotential on which the shutter electrode is superimposed. Thus, the equipotentials which adjoin on either side the shutter electrode are not modified compared to the situation of an identical tube which would be devoid of shutter electrode. For this, the shutter electrode is defined so that said border is placed in an area where the equipotentials form monotonic curves substantially parallel to one another.
On peut définir la sensibilité d'obturation comme étant l'aptitude du tube à obturer le flux d'électrons par un potentiel de commande faible. Pour augmenter la sensibilité d'obturation de l'électrode, on peut diminuer le diamètre de l'ouverture centrale. Celui-ci est déterminé en fonction de la taille de la source d'électrons, préférentiellement une photocathode. Le diamètre de l'ouverture centrale et le diamètre de la photocathode sont préférentiellement compris dans un rapport allant sensiblement de 1 à 2 environ. De même, on peut modifier la sensibilité d'obturation en intervenant sur la distance entre l'électrode d'obturation et la photocathode. Préférentiellement, la distance entre le centre de l'ouverture centrale et le centre de la photocathode est égale à sensiblement un quart de fois le diamètre de l'ouverture centrale.The shutter sensitivity can be defined as the ability of the tube to shut off the flow of electrons by a low control potential. To increase the shutter sensitivity of the electrode, the diameter of the central opening can be reduced. This is determined according to the size of the electron source, preferably a photocathode. The diameter of the central opening and the diameter of the photocathode are preferably included in a ratio ranging substantially from 1 to 2 approximately. Similarly, the shutter sensitivity can be modified by adjusting the distance between the shutter electrode and the photocathode. Preferably, the distance between the center of the central opening and the center of the photocathode is substantially equal to a quarter of the diameter of the central opening.
Ainsi par sa forme et son emplacement, l'électrode d'obturation ne constitue pas un blindage entre l'électrode de focalisation et la photocathode.Thus, by its shape and its location, the shutter electrode does not constitute a shielding between the focusing electrode and the photocathode.
Il est aussi possible de commander l'obturation en agissant simultanément sur l'électrode d'obturation et sur les moyens de focalisation.It is also possible to control the shutter by acting simultaneously on the shutter electrode and on the focusing means.
L'invention sera mieux comprise à l'aide des figures suivantes données à titre d'exemples non limitatifs qui représentent :
- figure 1 : un schéma d'un tube de prise de vues formé d'un tube-image ne possédant pas d'électrode d'obturation et ayant une cible constituée d'un dispositif à transfert de charges (DTC),
- figure 2 : une représentation des lignes équipotentielles et des trajectoires électroniques dans le tube de la figure 1,
- figure 3 : un tube de prise de vues avec une électrode d'obturation,
- figure 4 : une représentation semblable à celle de la figure 2 avec l'électrode d'obturation se superposant à l'équipotentielle 90 volts (mode de transmission de l'image électronique),
- figure 5 : une représentation semblable à celle de la figure 4 en mode d'obturation,
- figure 6 : un schéma électrique des potentiels appliqués au tube,
- figure 7 : un schéma partiel d'un tube-image avec une électrode d'obturation et une électrode de focalisation modifiée,
- figure 8 : un schéma de la partie du tube de prise de vue avec une cible formée d'un écran luminescent, de fibres optiques et d'un dispositif à transfert de charges,
- figure 9 : un schéma d'une partie d'un tube-image avec en plus des moyens de déflexion,
- figure 10 : une représentation d'une séquence d'images sur l'écran.
- FIG. 1: a diagram of a picture-taking tube formed by an image tube having no shutter electrode and having a target made up of a charge transfer device (DTC),
- FIG. 2: a representation of the equipotential lines and of the electronic trajectories in the tube of FIG. 1,
- FIG. 3: a picture tube with a shutter electrode,
- FIG. 4: a representation similar to that of FIG. 2 with the shutter electrode superimposed on the 90 volt equipotential (transmission mode of the electronic image),
- FIG. 5: a representation similar to that of FIG. 4 in shutter mode,
- FIG. 6: an electrical diagram of the potentials applied to the tube,
- FIG. 7: a partial diagram of a picture tube with a shutter electrode and a modified focusing electrode,
- FIG. 8: a diagram of the part of the shooting tube with a target formed by a luminescent screen, optical fibers and a charge transfer device,
- FIG. 9: a diagram of part of an image tube with, in addition, deflection means,
- Figure 10: a representation of a sequence of images on the screen.
Dans la description, on appelle "tube-image" un tube qui reçoit une image incidente et restitue une image finale quel que soit le type de cible. Lorsque le tube-image comporte des moyens spécifiques qui permettent à l'image finale d'apparaître sous la forme d'un signal électrique de type vidéo ou autre, le tube-image prend alors le nom de tube de prise de vue.In the description, a "picture tube" is a tube which receives an incident image and renders a final image whatever the type of target. When the picture tube includes specific means which allow the final image to appear in the form of a video or other electrical signal, the picture tube then takes the name of picture tube.
La figure 1 représente schématiquement un exemple d'un tube de prise de vue 10 ayant un tube-image comprenant :
une enveloppe 11 qui peut être en verre,une photocathode 12 qui reçoit une image incidente et la transforme en un flux d'électrons,une électrode G2 13 qui focalise les électrons et qui se prolonge par une métallisation de l'enveloppe 11,une anode 16,une cible 14 constituée d'un dispositif à transfert de charges (DTC),- des moyens 15 pour appliquer sur la cible et extraire de la cible des signaux électriques.
- an
envelope 11 which may be made of glass, - a
photocathode 12 which receives an incident image and transforms it into a flow of electrons, - an
electrode G2 13 which focuses the electrons and which is extended by a metallization of theenvelope 11, - an
anode 16, - a
target 14 consisting of a charge transfer device (DTC), - means 15 for applying to the target and extracting electrical signals from the target.
Selon une réalisation différente, il peut s'agir d'un tube-image pour lequel la cible est constituée d'un écran luminescent par exemple déposé sur fibres optiques. Les moyens 15, transformant le tube-image en tube de prise de vue, sont alors constitués par exemple d'un DTC couplé par fibres optiques audit écran luminescent.According to a different embodiment, it may be an image tube for which the target consists of a luminescent screen, for example deposited on optical fibers. The means 15, transforming the picture tube into a shooting tube, then consist for example of a DTC coupled by optical fibers to said luminescent screen.
La figure 2 représente, pour le tube de la figure 1, les lignes équipotentielles et les trajectoires électroniques des électrons formant l'image finale avec les potentiels appliqués suivants :
- potentiel de la photocathode 12 : 0 volt,
- potentiel de l'anode 16 et de la cible 14 : 14 000 volts,
- potentiel de l'électrode G2 13 (focalisation) : 365 volts.
- potential of the photocathode 12: 0 volts,
- potential of
anode 16 and target 14: 14,000 volts, - potential of electrode G2 13 (focusing): 365 volts.
Les lignes équipotentielles sont espacées successivement, de la photocathode vers l'anode, par des pas de 5 volts puis 30 volts, puis 100 volts, puis 500 volts.The equipotential lines are spaced successively, from the photocathode towards the anode, by steps of 5 volts then 30 volts, then 100 volts, then 500 volts.
La figure 3 est un schéma semblable à celui de la figure 1 avec une électrode d'obturation G1 17 interposée entre la photocathode 12 et l'électrode de focalisation G2 13.FIG. 3 is a diagram similar to that of FIG. 1 with a
La figure 4 est une représentation des lignes équipotentielles et des trajectoires électroniques pour le tube de prise de vues de la figure 3. L'électrode d'obturation 17 est ici polarisée à 90 volts pour être superposée à l'équipotentielle 90 volts. Par rapport à la figure 2, le flux électronique reste alors inchangé. Cette électrode d'obturation annulaire est très extérieure au faisceau d'électrons et de ce fait sa concentricité n'est pas critique. C'est la bordure 27 (figure 3) autour de l'ouverture centrale qui présente une grande importance du point de vue de l'optique électronique : l'épaisseur de l'électrode G1 et son inclinaison par rapport à l'axe du tube sont importantes.FIG. 4 is a representation of the equipotential lines and of the electronic trajectories for the image pickup tube of FIG. 3. The
En ce qui concerne la partie centrale de cette électrode G1 (figure 3), elle est préférentiellement constituée par un segment sphérique de très faible épaisseur (par exemple 0,1 mm) représentant au mieux la forme de l'équipotentielle préalablement calculée et représentée sur la figure 2. Dans la mesure où il est prévu que cette électrode G1 soit réalisée au tour en une seule pièce, on usine préférentiellement les parois à coupe transversale droite (et légèrement évasées pour assurer une bonne rigidité). L'angle le plus important est celui de la paroi faisant face à G2 : il est voisin de l'angle moyen de l'équipotentielle matérialisée dans cette zone et, en toute rigueur, est optimisé pour retrouver les résultats illustrés par la figure 4, qui correspondent à un minimum de défauts de l'image finale (c'est-à-dire de non linéarité et de perte de résolution sur les bords), soit en fait à une parfaite concordance avec ceux de la figure 2.As regards the central part of this electrode G1 (FIG. 3), it is preferably constituted by a spherical segment of very small thickness (for example 0.1 mm) representing at best the shape of the equipotential previously calculated and represented on Figure 2. Insofar as it is expected that this electrode G1 is made in turn in one piece, the walls are preferably machined with a straight cross section (and slightly flared to ensure good rigidity). The most important angle is that of the wall facing G2: it is close to the average angle of the equipotential materialized in this area and, in all rigor, is optimized to find the results illustrated in Figure 4, which correspond to a minimum of defects of the final image (that is to say of non-linearity and loss of resolution on the edges), that is to say in perfect agreement with those of FIG. 2.
Pour la structure de tube considérée ici, la mesure de cet angle par rapport à l'axe vaut 73 degrés et il convient de bien respecter cette valeur. Bien entendu, une structure différente pourrait conduire à un angle différent.For the tube structure considered here, the measurement of this angle relative to the axis is 73 degrees and this value should be respected. Of course, a different structure could lead to a different angle.
La structure décrite définit une ouverture E de G1 de diamètre 2 RG1 = 32 mm pour un diamètre émissif 2 RPK = 22,4 mm sur la photocathode soit un rapport 32/22,4 = 1,43 qui caractérise notamment la qualité d'image finale.The structure described defines an opening E of G1 of diameter 2 R G1 = 32 mm for an emissive diameter 2 R PK = 22.4 mm on the photocathode, ie a ratio 32 / 22.4 = 1.43 which characterizes in particular the quality of final image.
Dans l'hypothèse d'une moindre exigeance sur la qualité des bords d'image finale, on peut augmenter l'action de G1 en rapprochant la "pointe" de cette électrode du bord du flux d'électrons. On peut, par exemple, réduire l'ouverture de G1 à 26 mm (au lieu de 32 mm), ce qui porte ledit rapport à 1,16 et permet ainsi de réduire l'amplitude de l'impulsion électrique d'obturation.In the hypothesis of a less demanding on the quality of the edges of final image, one can increase the action of G1 by bringing the "point" of this electrode closer to the edge of the flow of electrons. We can, for example, reduce the opening of G1 to 26 mm (instead of 32 mm), which brings said ratio to 1.16 and thus allows reduce the amplitude of the electric shutter pulse.
Une amélioration analogue de la sensibilité d'obturation peut être obtenue, à qualité d'image finale à peu près constante, en réduisant également le diamètre émissif dans le même rapport, c'est-à-dire en le portant à 18,2 mm (pour retrouver le rapport 1,43 = 26/18,2). Notons que ceci s'effectue en plaquant, à l'extérieur du tube, sur le support de la photocathode, un masque de dimensions appropriées à l'utilisation et délimitant ainsi la surface émissive.A similar improvement in shutter sensitivity can be obtained, at roughly constant final image quality, by also reducing the emissive diameter in the same ratio, i.e. by bringing it to 18.2 mm (to find the ratio 1.43 = 26 / 18.2). Note that this is done by plating, outside the tube, on the support of the photocathode, a mask of dimensions appropriate to the use and thus delimiting the emissive surface.
Autrement dit, un même tube peut avoir une haute sensibilité d'obturation et une qualité moyenne des bords d'image finale, ou conserver cette sensibilité sur une image finale réduite avec de bonnes qualités.In other words, the same tube can have a high shutter sensitivity and an average quality of the final image edges, or keep this sensitivity on a reduced final image with good qualities.
Quant à l'épaisseur du bord de cette électrode G1 (au voisinage du bord du faisceau d'électrons), elle peut être portée à 0,2 mm sans dégradation des résultats. Une épaisseur plus importante ne s envisage - pour des raisons de facilité d'usinage - que si la qualité des bords d'image finale fait l'objet d'une moins grande exigeance.As for the thickness of the edge of this electrode G1 (in the vicinity of the edge of the electron beam), it can be increased to 0.2 mm without degrading the results. A greater thickness is only envisaged - for reasons of ease of machining - if the quality of the edges of the final image is the subject of less demanding.
La position de G1 ne doit pas être arbitraire. Sur la structure décrite, la distance DG1 entre sa "pointe" et le plan tangent au centre de la photocathode est égale à 7 mm (et en l'occurence, DG1/2RG1 ≃ 0,22).The position of G1 should not be arbitrary. On the structure described, the distance DG1 between its "tip" and the plane tangent to the center of the photocathode is equal to 7 mm (and in this case, DG1 / 2R G1 ≃ 0.22).
Si l'on réduit cette distance DG1, la sensibilité de blocage des trajectoires ne s'améliore un peu que pour le bord du faisceau d'électrons mais n'évolue pas au centre de celui-ci (autour de l'axe). Par ailleurs, la capacité parasite Cp augmente en raison de cette proximité de G1 et du support de la photocathode. Enfin, avec une réduction trop importante de DG1, cette électrode G1 quitte la zone ou les équipotentielles se correspondent par translation, ce qui aboutit à une solution mécaniquement critique, c'est-à-dire que l'électrode d'obturation ne peut plus être correctement compensée électriquement.If we reduce this DG1 distance, the trajectory blocking sensitivity only improves a little for the edge of the electron beam but does not change at the center of it (around the axis). Furthermore, the parasitic capacitance C p increases due to this proximity of G 1 and the support of the photocathode. Finally, with too great a reduction in DG1, this electrode G1 leaves the zone where the equipotentials correspond by translation, which results in a mechanically critical solution, that is to say that the obturation electrode can no longer be properly compensated electrically.
Si par contre G1 s'écarte trop de la photocathode, ce dernier inconvénient apparaît également mais en plus, la sensibilité d'obturation du faisceau décroit.If on the other hand G1 deviates too much from the photocathode, this latter drawback also appears, but in addition, the shutter sensitivity of the beam decreases.
La figure 5 montre comment s'effectue l'obturation du flux d'électrons lorsque l'on polarise négativement cette électrode G1 (l'électrode de focalisation G2 restant à sa valeur nominale de focalisation VG2 = 365 volts). L'équipotentielle 0 volt se referme sur l'axe, près du centre de la photocathode, définissant ainsi un cut-off. Entre la photocathode et cette équipotentielle 0 volt, les équipotentielles sont négatives et le champ électrique est d'abord répulsif au voisinage de la photocathode. On observe d'ailleurs des trajectoires électroniques émises avec une certaine vitesse initiale et rebroussant chemin dès les premiers pas de calcul. Pour obtenir ce résultat, il est nécessaire de porter VG1 à - 360 volts, ce qui signifie que l'on passe de l'état "bloqué" à l'état "débloqué" avec une impulsion de 90 - (- 360) = 450 volts.FIG. 5 shows how the electron flux is shut off when this electrode G1 is negatively polarized (the focusing electrode G2 remaining at its nominal focusing value V G2 = 365 volts). The 0 volt equipotential is closed on the axis, near the center of the photocathode, thus defining a cut-off. Between the photocathode and this 0 volt equipotential, the equipotentials are negative and the electric field is first repulsive in the vicinity of the photocathode. We also observe electronic trajectories emitted with a certain initial speed and turning back from the first calculation steps. To obtain this result, it is necessary to bring V G1 to - 360 volts, which means that one passes from the "blocked" state to the "unlocked" state with a pulse of 90 - (- 360) = 450 volts.
L'électrode G1, de par sa forme et sa position dans le tube, possède une faible capacité électrique par rapport à son environnement. Ceci présente un avantage pour la génération des impulsions de commande de l'obturation. Ces impulsions doivent permettre de délivrer des courants instantanés pouvant être élevés. Le courant I peut s'exprimer par
- C = capacité de G1 par rapport à l'ensemble de son environnement (capacité totale),
- dV = ¦V¦, amplitude du créneau,
- dt = t, temps d'obturation désiré, qui peut être de l'ordre de la nanoseconde.
- C = capacity of G1 in relation to all of its environment (total capacity),
- dV = ¦V¦, amplitude of the slot,
- dt = t, desired shutter time, which can be of the order of a nanosecond.
La capacité totale C est répartie en :The total capacity C is divided into:
C = Co + Cp où Co est la capacité de G1 par rapport à la surface utile de photocathode et où Cp, capacité parasite, regroupe tout le reste (capacité de G1 par rapport à la focalisatrice G2, à l'accélératrice, au blindage du tube... et au support de photocathode).C = C o + C p where C o is the capacity of G1 in relation to the useful photocathode surface and where C p , parasitic capacity, groups all the rest (capacity of G1 in relation to the focusing G2, to the accelerator , to the shielding of the tube ... and to the photocathode support).
Soit :
On observe que la sensibilité de modulation est proportionnelle à Co :
L'équation précédente s'écrit alors :
Par ailleurs, l'électrode d'obturation possède une ouverture totale pour le faisceau large issu de la photocathode. Ainsi elle ne constitue pas un blindage entre la photocathode et l'électrode de focalisation G2 de sorte qu'il est possible de combiner efficacement des potentiels d'obturation appliqués simultanément sur l'électrode d'obturation G1 et sur l'électrode de focalisation G2.Furthermore, the shutter electrode has a total opening for the wide beam coming from the photocathode. Thus it does not constitute a shielding between the photocathode and the focusing electrode G2 so that it is possible to effectively combine shutter potentials applied simultaneously to the shutter electrode G1 and to the focusing electrode G2 .
La figure 6 montre comment s'effectue l'obturation du flux d'électrons en associant une polarisation négative de G1 et une réduction de la polarisation de G2. Il est évidemment souhaitable de passer de l'état "bloqué" à l'état "débloqué" à l'aide d'une même impulsion de déblocage appliquée sur G1 et G2. Dans ces conditions, on observe que le cut-off est cette fois atteint avec VG1 = - 215 volts et VG2 = + 60 volts de sorte qu'en superposant à ces polarisations une même impulsion brève de 305 volts, on passe à l'état débloqué qui caractérise le fonctionnement nominal du tube :
Les polarisations sont appliquées à travers des résistances R1 et R2 respectivement reliées à l'électrode d'obturation 17 et aux moyens 13. L'impulsion est appliquée à l'aide des capacités C1 et C2.The polarizations are applied through resistors R 1 and R 2 respectively connected to the
Les potentiels indiqués se rapportent au cas d'une cible formée d'un écran électroluminescent c'est-à-dire avec une source d'électrons portée à 0 volt et une anode portée à 14.000 volts. Dans le cas où la cible est un dispositif à transfert de charges, la source d'électrons est alors portée à - 14.000 volts et l'anode est portée à 0 volt. Il faut alors soustraire 14.000 volts aux potentiels de la figure 6.The indicated potentials relate to the case of a target formed of an electroluminescent screen, that is to say with an electron source brought to 0 volts and an anode brought to 14,000 volts. In the case where the target is a charge transfer device, the electron source is then brought to -14,000 volts and the anode is brought to 0 volts. We must then subtract 14,000 volts from the potentials in Figure 6.
Ainsi, l'utilisation simultanée de G2 et de l'électrode annulaire G1 permet de gagner environ 50 % sur la sensibilité de modulation.Thus, the simultaneous use of G2 and of the annular electrode G1 makes it possible to gain approximately 50% on the sensitivity of modulation.
Il est également possible d'appliquer le concept de l'invention à l'électrode de focalisation G2 afin d'augmenter sa sensibilité. La figure 7 montre qu'il est possible de munir l'entrée de l'électrode de focalisation G2 par une collerette 23 cylindrique de faible épaisseur épousant l'équipotentielle se refermant sur l'électrode de focalisation G2 en mode de transmission du flux électronique.It is also possible to apply the concept of the invention to the focusing electrode G2 in order to increase its sensitivity. FIG. 7 shows that it is possible to provide the input of the focusing electrode G2 with a
La cible d'un tel tube-image peut être formée soit par un écran électroluminescent soit par un dispositif à transfert de charges sensible au flux d'électrons. La figure 8 est une vue schématique d'une partie de tube de prise de vue dans lequel la cible 14 est constituée d'un écran luminescent 14a couplé par une fibre optique 24 à un dispositif à transfert de charges 14b. Le flux d'électrons est donc transformé en flux photonique par l'écran luminescent 14a. Le flux photonique est ensuite détecté par le dispositif à transfert de charges 14b.The target of such an image tube can be formed either by an electroluminescent screen or by a charge transfer device sensitive to the flow of electrons. FIG. 8 is a schematic view of a part of a shooting tube in which the
Le tube-image peut également contenir des moyens de déflexion électrostatique 20 dans l'espace voisin de la cible (figure 9). Il est ainsi possible d'intervenir sur la position de l'image finale sur la cible. Pour cela on génère une image finale n'occupant qu'une partie de la cible. Ceci s'obtient soit par construction du tube soit en masquant l'étendue de la photocathode si la réduction d'image n'est pas prévue au départ. Une suite d'images finales réduites peut représenter une suite d'images finales différentes prélevées consécutivement par le tube de prise de vues. Il faut alors synchroniser les moyens d'obturation et les moyens de déflexion à l'aide d'un séquenceur 21 d'images.The image tube can also contain means for
Cette structure est particulièrement intéressante dans le cas de la cinématographie ultra-rapide où il est alors possible d'examiner une suite d'images finales différentes consécutives 1, 2, 3... (figure 10). On peut ainsi piéger dans ladite suite un évènement isolé apparaissant dans une des images finales en arrêtant le séquenceur, ou bien suivre un même évènement avec une grande résolution temporelle.This structure is particularly interesting in the case of ultra-fast cinematography where it is then possible to examine a series of different consecutive
Pour examiner "off-line" les éléments d'information contenus dans ladite suite d'images finales, il faut pouvoir à un instant donné arrêter l'acquisition des images finales. C'est notamment le cas lorsque la cible est formée d'un dispositif à transfert de charges DTC sensible au flux d'électrons.To examine the information contained in said sequence of final images "off-line", it is necessary to be able at a given instant to stop the acquisition of the final images. This is particularly the case when the target is formed of a DTC charge transfer device sensitive to the flow of electrons.
En imagerie vidéo ultra-rapide classique utilisant un DTC, l'acquisition d'une séquence d'images est constituée d'une succession de cycles d'enregistrement (pose) et de lecture. La cadence image est fonction du temps nécessaire à chacun de ces cycles. Dans l'état de l'art actuel la limitation provient de la lecture du dispositif de prise de vue. Pour augmenter la cadence image (FT), il faut diminuer le temps de lecture en réduisant le nombre de pixels à exploiter. Cette diminution du nombre de pixels conduit à une diminution de la résolution spatiale du DTC et donc de l'image inscrite (exprimées en nombre de pixels par image) ; elle s'obtient :
- soit par construction d'un DTC avec un petit nombre de pixels,
- soit, si la technologie du DTC le permet, par un fonctionnement où l'on regroupe plusieurs pixels adjacents en macropixels ou éventuellement en n'utilisant qu'une partie du DTC.
- either by building a DTC with a small number of pixels,
- or, if DTC technology allows, by an operation in which several adjacent pixels are grouped in macropixels or possibly by using only part of the DTC.
L'augmentation de la cadence image par une diminution de la résolution spatiale, outre qu'elle a un intérêt limité à cause de la perte d'information, a aussi des limitations physiques. En effet la bande passante maximale du dispositif de prise de vue est limitée par la fréquence maximale du signal vidéo, c'est-à-dire par le temps nécessaire à la lecture d'un pixel. Ce temps est déterminé par la technologie de fabrication des DTC.The increase in frame rate by a decrease in spatial resolution, in addition to being of limited benefit due to the loss of information, also has physical limitations. Indeed, the maximum bandwidth of the shooting device is limited by the maximum frequency of the video signal, that is to say by the time required to read a pixel. This time is determined by the DTC manufacturing technology.
En acceptant également une diminution de la résolution spatiale, il est possible selon l'invention, de réduire l'image elle-même, afin de pouvoir inscrire, préalablement à l'extraction des données, une succession de ces images réduites sur l'ensemble de la zone sensible du DTC. Ladite suite d'images réduites est alors obtenue à une cadence d'acquisition qui est indépendante du temps de lecture du DTC, cadence qui peut être très élevée à condition de disposer d'une obturation rapide entre une image réduite et l'image réduite suivante afin d'éviter des phénomènes de trainage dans l'image, particulièrement nuisibles lorsque le temps de déflexion devient commensurable au temps de pose.By also accepting a reduction in spatial resolution, it is possible according to the invention to reduce the image itself, in order to be able to record, prior to the extraction of the data, a succession of these reduced images on the entire sensitive area of the DTC. Said series of reduced images is then obtained at an acquisition rate which is independent of the reading time of the DTC, a rate which can be very high provided that there is a rapid shutter between a reduced image and the following reduced image. in order to avoid dragging phenomena in the image, which are particularly harmful when the deflection time becomes commensurable with the exposure time.
Pour obtenir des cadences très élevées, il est intéressant de limiter le temps de pose donc d'utiliser une cible à haute détectivité. Cela peut être obtenu en faisant arriver le flux d'électrons sur la face arrière d'un DTC électronosensible. Pour accroître cette détectivité au maximum (jusqu'à la détection de l'électron unique), il est possible d'utiliser un DTC aminci de l'ordre d'une dizaine de microns.To obtain very high rates, it is advantageous to limit the exposure time therefore to use a target with high detectivity. This can be achieved by bringing the flow of electrons to the back of an electron-sensitive DTC. To increase this detectivity to the maximum (until the detection of the single electron), it is possible to use a thinned DTC of the order of ten microns.
La non dépendance de ladite cadence d'acquisition avec le temps de lecture des données (donc du nombre de pixels à lire), permet d'utiliser des DTC de grandes dimensions ayant un grand nombre de pixels. Ceci permet d'obtenir des images réduites de bonne résolution.The non-dependence of said acquisition rate with the time for reading the data (therefore the number of pixels to be read), makes it possible to use DTCs of large dimensions having a large number of pixels. This makes it possible to obtain reduced images of good resolution.
A titre d'exemple, un tube de prise de vue muni de l'électrode d'obturation a permis d'atteindre un temps d'obturation de 10ns environ. Ainsi avec un DTC de 1024 x 1024 pixels, et des images finales réduites de 64 x 64 pixels, il est possible de prélever une suite de 256 images finales réduites. Avec un temps d'obturation de 10ns entre deux images finales, au cours duquel les moyens de déflexion défléchissent le flux d'électrons de 1 pas d'image, et avec un temps d'acquisition de 40ns pour une image finale réduite, il est possible d'enregistrer une suite d'images finales durant 50ns x 256 = 12,80 microsecondes. Cette suite peut être extraite globalement du DTC ultérieurement puis analysée.By way of example, a shooting tube provided with the shutter electrode made it possible to achieve a shutter time of approximately 10 ns. Thus with a DTC of 1024 x 1024 pixels, and reduced final images of 64 x 64 pixels, it is possible to take a series of 256 reduced final images. With a shutter time of 10ns between two final images, during which the deflection means deflect the flow of electrons by 1 image step, and with an acquisition time of 40ns for a reduced final image, it is possible to record a series of final images for 50ns x 256 = 12.80 microseconds. This sequence can be extracted globally from the DTC later and then analyzed.
Cette méthode procure un gain en vitesse considérable comparé à la méthode consistant à opérer une extraction des données après chaque image finale réduite inscrite dans le DTC.This method provides a considerable gain in speed compared to the method consisting in operating a data extraction after each reduced final image entered in the DTC.
Claims (11)
- An electrostatic shutter image tube (10) comprising:- an electron source (12) emitting a flow of electrons in response to an incident photon image, the flow of electrons being propagated in the tube through a network of equipotential lines,- means (13) for focusing and accelerating said electrons,- shutter means (17) situated between the electron source and the focusing and accelerating means, for interrupting the electron flow, said shutter means comprising a ring-shaped shutter electrode 17 having a central aperture E for allowing passage of the flow of electrons,- a target (14) on which the electron flow inscribes a final image,characterized in that said shutter electrode (17) has a rim (27) of small thickness around the central aperture E and the shape of the rim is such that it substantially merges with a part of one of said equipotential lines in order that, during transmission, the shutter electrode (17) does not disturb the network of equipotential lines which would exist if such a shutter electrode was absent.
- An image tube as claimed in Claim 1, characterized in that said rim (27) is situated in a zone where the equipotential lines form monotonic curves extending substantially parallel to each other.
- An image tube as claimed in Claim 1 or 2, characterized in that the ratio of the diameter of the central aperture to the diameter of the electron source ranges approximately between 1 and 2.
- An image tube as claimed in one of the Claims 1 to 3, characterized in that the distance between the centre of the central aperture and the centre of the electron source is equal to approximately a quarter of the diameter of the central aperture.
- An image tube as claimed in one of the Claims 1 to 4, characterized in that the thickness of the shutter electrode at the rim of the central aperture is less than approximately 0.2 mm.
- An image tube as claimed in one of the Claims 1 to 5, characterized in that the electron flow is shuttered by simultaneously controlling the shutter electrode and the focusing means.
- An image tube as claimed in one of the Claims 1 to 6, characterized in that the focusing electrode is provided, on the side of the electron source, with a cylindrical flange (23) the shape of which corresponds to an equipotential line which links-up with the focusing means (13) in the transmission mode of the electron flow.
- A pick-up tube characterized in that it comprises an image tube as claimed in one of the Claims 1 to 7, the target (14) consisting of a charge transfer device.
- A pick-up tube characterized in that it comprises an image tube as claimed in one of the Claims 1 to 7, the target (14) consisting of a luminescent screen (14a) which is coupled to a charge transfer device (14b) by optical fibres (24).
- A pick-up tube as claimed in one of the Claims 8 or 9, characterized in that it comprises deflection means (20) for influencing the position of the final image on the target.
- A pick-up means characterized in that it comprises a pick-up tube as claimed in Claim 10 and an image sequencer (21) which controls the deflection means (20) for influencing the position of a sequence of final images on the target (14).
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