NL9002620A - Beeldopnamesysteem. - Google Patents

Description

Beeldopnamesysteem.

De uitvinding heeft betrekking op een beeldopnamesysteem omvattende een televisie-opneembuis (1) en een met de televisie-opneembuis verbonden afbuigspanningseenheid (18), waarbij de televisie-opneembuis een elektronenbron (3) omvat voor uitzending van een elektronenbundel naar een beeldopneemvlak (7), een lijnafbuiginrichting (11) voor afbuiging van de elektronenbundel over het beeldopneemvlak langs een beeldlijn en een beeldafbuiginrichting (11') voor afbuiging van de elektronenbundel in een dwars op de beeldlijn gelegen dwarsrichting, waarbij de beeldafbuiginrichting (11') is voorzien van een eerste afbuigelement (12) en een tweede afbuigelement (13) dat elektromagnetisch is en bij hogere frekwentie werkt dan het eerste afbuigelement.

Een dergelijk beeldopnamesysteem is beschreven in de niet-voorgepubliceerde Nederlandse octrooiaanvrage nr. 9001171 (PHN 13.327) ten name van Aanvraagster. In deze octrooiaanvrage is een televisie-opneembuis beschreven die is voorzien van afbuigspoelen voor deflectie van de elektronenbundel in twee onderling loodrechte richtingen over een beeldopneemvlak. Het beeldopneemvlak wordt bijvoorbeeld lijnsgewijs afgetast, waarbij een beeld is opgebouwd uit twee geïnterlinieerde rasters met elk 312,5 lijnen. Ter afbuiging van de elektronenbundel wordt aan de afbuigspoelen een zaagtandspanning aangeboden, waarbij een frekwentie van de zaagtandspanning over de in vertikale richting afbuigende spoel bijvoorbeeld 50 Hz en een frekwentie van de zaagtandspanning over de in horizontale richting afbuigende spoel 15.6 kHz bedraagt.

In het geval dat een televisie-opneembuis met een, ten opzichte van de bundeldiameter van de elektronenbundel, relatief groot beeldopneemvlak wordt toegepast, bijvoorbeeld in medische beeldvormende systemen met een röntgenbeeldversterkerbuis-televisieopneembuisketen, kan op het beeldopneemvlak tussen de beeldlijnen lading achterblijven die niet door de elektronenbundel wordt gecompenseerd. Door een positieve ladingsopbouw wordt de elektronenbundel op ongewenste wijze aangetrokken waardoor bij beeldweergave op een televisiemonitor een hinderlijk locaal flikkereffect in het televisiebeeld ontstaat. Om dit tegen te gaan, is de beeldafbuiginrichting voorzien van een tweede afbuigelement, dat elektromagnetisch is en bij hogere afbuigfrekwenties werkt dan het eerste afbuigelement van de beeldafbuiginrichting. Met het tweede afbuigelement wordt de elektronenbundel periodiek afgebogen tussen aan weerszijden van een beeldlijn gelegen dwarsposities tijdens afbuiging van de elektronenbundel langs de beeldlijn. Door toevoeren van een relatief hoogfrekwente afbuigspanning aan het tweede afbuigelement (bijvoorbeeld 50 MHz), legt de elektronenbundel een rond een beeldlijn slingerend traject over het beeldopneemvlak af. Hierdoor wordt de lading op het beeldopneemvlak die zich tussen twee naburige beeldlijnen bevindt, gecompenseerd en worden negatieve effecten ten gevolge van ladingsopbouw tegengegaan zonder dat de beeldresolutie noemenswaardig wordt aangetast.

Het door de televisie-opneembuis gegenereerde videosignaal heeft bij weergave van beelden, die bijvoorbeeld zijn opgebouwd uit twee geïnterlinieerde velden met ieder 312.5 beeldlijnen, met een frekwentie van 25 Hz, (veldfrekwentie is 50 Hz) een frekwentie van de orde van grootte van 9 MHz. Voor beelden met een hoge resolutie (dubbel lijnaantal) is de videofrekwentie 18 MHz. Deze videosignalen worden versterkt met een videoversterker die een boven de 18 MHz gelegen afsnijfrekwentie toont.

Het tweede afbuigelement, dat bijvoorbeeld wordt gevormd door een zadelspoel, kan via een capacitieve koppeling met de omgeving een resonantiecircuit vormen dat een relatief lage resonantiefrekwentie toont en kan beneden deze resonantiefrekwentie interfereren met het door de televisie-opneembuis gegenereerde videosignaal. Dit gebeurt onder meer wanneer signalen van het afbuigelement door de videoversterker worden versterkt. Boven de resonantiefrekwentie gedraagt het tweede afbuigelement zich capacitief, zodat de afbuigfrekwentie niet boven de resonantiefrekwentie kan liggen.

Het is een doel van de uitvinding te voorzien in een beeldvormend systeem waarin dit nadeel niet optreedt. Hiertoe heeft een beeldvormend systeem volgens de uitvinding tot kenmerk, dat de afbuigspanning (18) een wisselvoedingsbron (17) omvat, een eerste spoel (1¾), die met zijn aansluitpunten is verbonden met klemmen van de wisselvoedingsbron (17) en een tweede spoel (1¾), die met zijn aansluitpunten is verbonden met aansluitpunten van het tweede afbuigelement (13) waarbij de eerste en de tweede spoel onderling inductief zijn gekoppeld.

Door aansluiting van de wisselvoedingsbron, bijvoorbeeld een stroombron, op het tweede afbuigelement via twee induktief gekoppelde spoelen, vormt het tweede afbuigelement samen met de capacitieve koppeling met de omgeving een resonantiecircuit dat kan worden voorgesteld als een netwerk van een spoel die parallel is geschakeld aan twee in serie geschakelde condensatoren. Het verbindingspunt van de twee condensatoren ligt op een vaste referentiespanning.

De resonantiefrekwentie van dit netwerk ligt ten minste V2 maal hoger dan de resonantiefrekwentie van het netwerk dat de schakeling beschrijft die wordt gevormd wanneer het tweede afbuigelement direkt is aangesloten op de voedingsspanningsbron. In dit laatstgenoemde geval wordt het netwerk gevormd door een spoel die parallel is aan een serieschakeling van twee condensatoren, waarbij één verbindingspunt van een condensator en de spoel op een vaste referentiespanning ligt. Voorts wordt door toepassing van aansluiting van de voedingsspanningsbron op het tweede afbuigelement via een induktieve koppeling van twee spoelen, de nadelige invloed op de resonantiefrekwentie van een induktieve component van de koppeling tussen het tweede afbuigelement en de omgeving tegengegaan. Doordat door deze induktieve koppeling geen stroom naar de referentiespanning (aarde) vloeit, is de overspraak op het videosignaal gereduceerd.

Een uitvoeringsvorm van een beeldvormend systeem volgens de uitvinding heeft tot kenmerk, dat het tweede afbuigelement (13) capacitief is gekoppeld met een stroomgeleidende afschermelektrode (16) die is verbonden met een referentiespanning.

Het tweede afbuigelement is bijvoorbeeld een stroomgeleidende strip die op een cilindrische omhulling van de elektronenbundel is gelegen. Rondom de cilindrische omhulling bevinden zich, coaxiaal met het tweede afbuigelement, het eerste afbuigelement van de beeldafbuiginrichting, de lijnafbuiginrichting en een focusseringsinrichting, waarbij deze inrichtingen bijvoorbeeld worden gevormd door zadelspoelen. Om overspraak tussen het hoogfrekwente tweede afbuigelement van de beeldafbuiginrichting en de overige afbuig- en focusseringinrichtingen te voorkomen, is rondom het tweede afbuigelement een stroomgeleidende afschermelektrode geplaatst, die is verbonden met een referentiespanningsklem die bijvoorbeeld op aardpotentiaal staat. Bij direkte koppeling van de voedingsspanningsbron aan het tweede afbuigelement, waarbij een klem van de voedingsspanningsbron eveneens met de referentiespanningsklem is verbonden, loopt er door capacitieve koppeling van het tweede afbuigelement en de afschermelektrode een stroom naar de referentiespanningsklem. Dit wordt voorkomen door koppeling van de voedingsspanningsbron met het tweede afbuigelement via twee inductief gekoppelde spoelen, zodat een resonantiefrekwentie van het tweede afbuigelement relatief hoog blijft.

Bij voorkeur wordt het beeldopnamesysteem volgens de uitvinding toegepast in een röntgenonderzoekapparaat, dat is voorzien van een röntgenbeeldversterkerbuis waarvan een uitgangsvenster is gekoppeld met de televisie-opneembuis.

Voor hoogoplossende röntgenbeelden wordt bij voorkeur een televisie-opneembuis met een beeldopneemvlak met een diameter van 2 inch toegepast, dat wordt afgetast langs 1250 beeldlijnen. Om bij aftasting van het beeldopneemvlak langs 625 beeldlijnen, hetgeen plaatsvindt indien geen hoogoplossende röntgenbeelden zijn gewenst, geen last te hebben van beeldverstorende ladingsopbouw tussen de beeldlijnen, wordt een beeldafbuiginrichting met een tweede, hoogfrekwent afbuigelement toegepast, dat wordt aangestuurd door een afbuigspanningseenheid volgens de uitvinding.

Enkele uitvoeringsvormen van een beeldopnamesysteem volgens de uitvinding zullen nader worden toegelicht aan de hand van de bijgevoegde tekening.

In de tekening toont:

Figuur 1 een schematische weergave van een bekende televisie-opneembuis;

Figuren 2a en 2b een traject van de elektronenbundel over een beeldopneemvlak;

Figuur 3 een beeldopname-inrichting voorzien van een tweede afbuigelement en een afbuigspanningseenheid;

Figuur 4 een uitvoeringsvorm van het tweede afbuigelement;

Figuren 5a en 5b het elektrisch netwerk gevormd door het tweede afbuigelement en de afschermelektrode bij galvanische aansluiting op een voedingsspanningsbron; en

Figuren 6a en 6b het elektrisch netwerk gevormd door het tweede afbuigelement en de afschermelektrode bij inductieve koppeling met een voedingsspanningsbron.

Figuur 1 toont een bekende televisie-opneembuis 1 met een binnen een omhulling 2 gelegen elektronenbron 3 en focusseringselektroden 5. Een door de elektronenbron 3 uit te zenden elektronenbundel 4 wordt met behulp van de focusseringselektroden 5 op een beeldopneemvlak 7 afgebeeld. Een focusserende werking kan in plaats van met focusseringselektroden 5 eveneens worden verkregen door toepassing van een (in de figuur niet getoonde) buiten de omhulling 2 gelegen spoel. Het beeldopneemvlak 7 omvat een laag fotogeleidend materiaal, zoals bijvoorbeeld PbO, op welke laag een van de lokale lichtintensiteit op het beeldopneemvlak 7 afhankelijk ladingspatroon wordt opgebouwd. In beeldpunten van het beeldopneemvlak 7 accumuleert zich over een intrinsieke capaciteit van de fotogeleidende laag een positieve lading. Wanneer de elektronenbundel 4 op een beeldpunt valt, ontlaadt het beeldpunt tot de cathodepotentiaal die in dit voorbeeld 0 V bedraagt. Over de weerstand R ontstaat hierdoor een spanningsval ten opzichte van de spanningsbron 9 die bijvoorbeeld een klemspanning van 30 V heeft. Deze spanningsval wordt in het punt A afgenomen en vormt het videosignaal dat op een monitor kan worden weergegeven. Met behulp van een lijn- en een beeldafbuiginrichting 11 en 11·, die in dit voorbeeld worden gevormd door magnetische afbuiginrichtingen, maar waarvan bijvoorbeeld ten minste één afbuiginrichting kan worden vervangen door een binnen de omhulling 2 gelegen elektrostatische afbuiginrichting, wordt de elektronenbundel 4 over het beeldopneemvlak 7 afgebogen.

Figuur 2a toont het traject dat de elektronenbundel 4 over het beeldopneemvlak 7 aflegt. De elektronenbundel beweegt langs beeldlijnen B van een eerste naar een tweede rand van het beeldopneemvlak 7, onder invloed van een magneetveld dat wordt opgewekt door de lijnafbuiginrichting 11. Een zelfinductie van de lijnafbuiginrichting 11 bedraagt bijvoorbeeld 1 nH. Na langs een beeldlijn BI te zijn verplaatst, wordt de elektronenbundel met behulp van de beeldafbuiginrichting 11' in een dwarsrichting verplaatst (in de Figuur aangegeven met de letter Y), zodat de elektronenbundel zich op het beeldopneemvlak aan het begin van de beeldlijn B2 bevindt. Een zelfinductie van de beeldafbuiginrichting 11' ligt bijvoorbeeld tussen 1 en 30 nH. Bij een beeld dat is opgebouwd uit twee geïnterlinieerde beeldrasters, in Figuur 2a weergegeven door de getrokken lijn en de onderbroken lijnen, met ieder 312,5 beeldlijnen, is een afbuigfrekwentie in de Y-richting 50 Hz en een afbuigfrekwentie in de richting van de beeldlijnen (X-richting) 50 x 312,5 = 15.6 kHz. De twee afbuiginrichtingen 11 en 11' zijn aan deze frekwenties aangepaste spoelen.

In het geval dat de beeldlijnen B, ten opzichte van een bundeldiameter van de elektronenbundel 4, relatief ver uiteen gelegen zijn, blijft er tussen de beeldlijnen een positieve lading achter. Dit probleem treedt met name op in een röntgenonderzoekapparaat, waarbij een beeldversterkerbuis samenwerkt met een televisie-opneembuis met een relatief groot beeldopneemvlak (een diameter van 2 inch). Voor hoogoplossende röntgenbeelden wordt het beeldopneemvlak afgetast langs bijvoorbeeld 1250 beeldlijnen, terwijl voor medische onderzoekingen die een lagere resolutie vereisen het beeldopneemvlak wordt afgetast langs 625 beeldlijnen. In dit laatste geval, treedt er tussen de beeldlijnen een ladingsaccumulatie op waardoor de elektronenbundel op ongewenste wijze wordt afgebogen en hinderlijke helderheidsfluctuaties in het televisiebeeld optreden. Door de elektronenbundel 4 langs een in Figuur 2b gegeven traject over het beeldopneemvlak 7 af te buigen, kan dit negatieve effect worden tegengegaan. Voor een dergelijke afbuiging is de beeldafbuiginrichting 11' met een magnetisch hoogfrekwent afbuigelement uitgerust, zodat een additionele afbuigfrekwentie in de Y-richting bijvoorbeeld tussen 50 en 75 MHz bedraagt. Bij deze frekwentie bedraagt het aantal uitwijkingen van de elektronenbundel tussen de aan weerszijden van een beeldlijn B gelegen dwarsposities B' en B" 1600 è 2400.

Figuur 3 toont een beeldopnamesysteem waarbij het tweede afbuigelement 13 van de beeldafbuiginrichting 11' rondom de omhulling 2 is opgenomen en bijvoorbeeld is bevestigd aan een binnenzijde van een kokervormige drager 14. Het afbuigelement 13 is verbonden met een oscillator 17 van een afbuigspanningseenheid 18. De oscillator 17 heeft ten opzichte van met de lijnafbuiginrichting 11 en het eerste afbuigelement 12 van de beeldafbuiginrichting 11' verbonden zaagtandgeneratoren 15 en 19 een hoge frekwentie.

Een verder magnetisch afbuigelement 13 in de vorm zoals getoond in Figuur 4, is zeer geschikt om tussen de omhulling 2 van de televisie-opneembuis, de lijnafbuiginrichting 11 en het eerste afbuigelement 12 van de beeldafbuiginrichting 11' te passen. De zadelvormige spoel 13, die een zelfinductie van bijvoorbeeld 200 nH heeft, omvat een op een cilindermantelvlak gelegen geleidende strip 21. Voor een homogeen magneetveld in de lijnrichting (in de Figuur aangegeven met een X), heeft de zadelvormige spoel bij voorkeur een gedaante waarbij de strip in een radiale doorsnede van het mantelvlak in punten K, L, M en N is gelegen op een cirkel. Stralen die de punten K, L, M en N met een cirkelmiddelpunt 0 verbinden, hebben een onderlinge hoekafstand van 120° en 60°. Tussen de punten P en Q van de zadelvormige spoel 13 is bij voorkeur een afstemcondensator C opgenomen, met een dusdanige impedantie, dat de door de zadelvormige spoel 13 en de condensator C gevormde resonantiekring bij frekwenties rond 50 Hz zich nagenoeg als een open circuit gedraagt.

Om elektro-magnetische uitstraling van het afbuigelement 13 naar de lijnafbuiginrichting 11 en het eerste afbuigelement 12 van de beeldafbuiginrichting 11' te voorkomen, is het tweede afbuigelement 13 van de beeldafbuiginrichting 11' afgeschermd door een geaarde afschermelektrode 16. Via capacitieve en inductieve koppeling met de afschermelektrode 16 vormt het tweede afbuigelement 13 met de afschermelektrode 16 een netwerk zoals is weergegeven in Figuur 5a. Hierin wordt de oscillator 17 gevormd door een wisselstroombron waarvan één klem aan aarde ligt. Het tweede afbuigelement 13 is voorgesteld door een spoel met een zelfinductie L die met aansluitpunten p en q is verbonden met de klemmen van de wisselstroombron 17. De afschermelektrode 16 is voorgesteld als twee condensatoren met een capaciteit C/2 en een zelfinductie Lc. De impedantie in het punt p ten opzichte van aarde wordt gevormd door de spoel L parallel aan een serieschakeling van de eerste condensator C/2 en de parallelschakeling van zelfinductie Lc en de tweede condensator C/2 zoals getoond in Figuur 5b. De resonantiefrekwentie van het in Figuur 5b getoonde circuit bedraagt bij benadering:

Met waarden van C, L en Lc van respectievelijk 200 pF, 200 nH en 10 nH, bedraagt de resonantiefrekwentie 34 MHz.

Figuur 6a toont hoe de wisselspanningsbron 17 via twee spoelen LX1 en 1¾ inductief is gekoppeld met het tweede afbuigelement 13, dat wederom is voorgesteld door een spoel met zelfinductie L. Door de symmetrie van het circuit vloeit er vanuit het punt s geen stroom en ligt het punt s nagenoeg op aardpotentiaal. Zoals getoond in Figuur 6b is de impedantie van het circuit in punt p ten opzichte van aarde gegeven door de parallelschakeling van de eerste condensator C/2 en de serieschakeling van de spoel L en de tweede condensator C/2. De resonantiefrekwentie van dit circuit is bij benadering gegeven door:

Met waarden voor L en C van respectievelijk 200 nH en 200 pF, bedraagt de resonantiefrekwentie 50 MHz. Door de hogere resonantiefrekwentie wordt interferentie van het tweede afbuigelement met door de televisie-opneembuis gegenereerde videosignalen voorkomen.

Claims (4)

1. Beeldopnamesysteem omvattende een televisie-opneembuis (1) en een met de televisie-opneembuis verbonden afbuigspanningseenheid (18), waarbij de televisie-opneembuis een elektronenbron (3) omvat voor uitzending van een elektronenbundel naar een beeldopneemvlak (7), een lijnafbuiginrichting (11) voor afbuiging van de elektronenbundel over het beeldopneemvlak langs een beeldlijn en een beeldafbuiginrichting (11') voor afbuiging van de elektronenbundel in een dwars op de beeldlijn gelegen dwarsrichting, waarbij de beeldafbuiginrichting (11') is voorzien van een eerste afbuigelement (12) en een tweede afbuigelement (13) dat elektromagnetisch is en bij een hogere frekwentie werkt dan het eerste afbuigelement, met het kenmerk, dat de afbuigspanningseenheid (18) een wisselvoedingsbron (17) omvat, een eerste spoel (1>π) , die met zijn aansluitpunten is verbonden met klemmen van de wisselvoedingsbron (17) en een tweede spoel (1¾), die met zijn aansluitpunten is verbonden met aansluitpunten van het tweede afbuigelement (13) waarbij de eerste en de tweede spoel onderling inductief zijn gekoppeld.

2. Beeldopnamesysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het tweede afbuigelement (13) capacitief is gekoppeld met een stroomgeleidende afschermelektrode (16) die is verbonden met een referentiespanning.

3. Afbuigspanningseenheid geschikt voor toepassing in een beeldopnamesysteem volgens conclusie 1 of 2.

4. Röntgenonderzoekapparaat voorzien van een beeldopnamesysteem volgens conclusie 1 of 2.