Pierwszenstwo: 13.11.1968 Holandia Opublikowano: 3.1.1974 68381 KI. 21g,13/76 MKP HOlj 31/38 * CZYTELNIA Urzedu Patentowa Wlasciciel patentu: N.V. Philips^loeilampenfabriken, Eindhoven (Ho¬ landia) Urzadzenie wyposazone w lampe analizujaca stosowane w kamerach telewizyjnych Wynalazek dotyczy urzadzenia wyposazonego w lampe analizujaca stosowanego w kamerach tele¬ wizyjnych. Lampa zawiera elektrode bombardo¬ wana wytwarzajaca obraz pola potencjalu odpo¬ wiadajacy zdejmowanemu obrazowi oraz dzialo elektronowe do wytwarzania strumienia elektro¬ nów skierowanego ku elektrodzie bombardowanej.Dzialo elektronowe sklada sie z katody, siatki ste¬ rujacej oraz z anody przyspieszajacej. Lampa za¬ wiera przeslone ograniczajaca strumien elektronów, umieszczona pomiedzy siatka sterujaca a elektro¬ da bombardowana. Urzadzenie to obejmuje ponad¬ to soczewke skupiajaca ogniskujaca strumien elek¬ tronów ku elektrodzie bombardowanej oraz srod¬ ki odchylajace, za pomoca których uzyskiwane jest okresowe analizowanie elektrody bombardo¬ wanej przez strumien elektronów ograniczony przez wymieniona przeslone. Ma to na celu sta¬ bilizacje potencjalu elektrody bombardowanej glównie proporcjonalnie do potencjalu katody ce¬ lem uzyskania sygnalu wyjsciowego, który odpo¬ wiada obrazowi pola potencjalu. Srodki odchyla¬ jace zawieraja czlon odchylajacy przebiegi linii i ruch powrotny linii oraz czlon odchylajacy prze¬ biegi i ruchy powrotne ramki.Stabilizacja zostaje osiagnieta wtedy, kiedy ilosc ladunków dostarczonych w jednostce czasu do ele¬ mentów powierzchniowych elektrody bombardo¬ wanej jest równa ilosci ladunków odprowadzanych, odpowiadajacych swiatlu sceny, tak ze potencjal 20 25 30 2 elementów powierzchniowych jest okresowo zmniej¬ szany w stosunku do potencjalu katody.W znanych urzadzeniach tego typu powszech¬ nie stosuje sie odcinanie dziala elektronowego w czasie okresów ruchu powrotnego tak, ze elektro¬ ny osiagaja elektrode bombardowana tylko pod¬ czas przebiegów linii, które wypadaja nie jedno¬ czesnie z okresem ruchu powrotnego ramki. Pod* czas analizowania plytki elektrody bombardowa¬ nej, strumien elektronów jest glównie ograniczpr ny przez przeslone tak, ze tylko srodkowa czesc strumienia dociera do elektrody bombardowanej, co jest niezbedne dla uzyskania dostatecznej ge¬ stosci pradu i strumienia o malej srednicy tak aby zapewnic zadowalajaca moc wyzwalajaca elektrody bombardowanej.W. znanych urzadzeniach elektrode bombardowa¬ na tworzy fotoprzewodzaca warstwa monotlenku olowiu nalozona na przezroczysta plytke sygnalo¬ wa. Plytka sygnalowa jest polaczona poprzez opor¬ nik sygnalu z zaciskiem zródla napiecia. Zacisk ten ma wzgledem katody potencjal dodatni. Wol¬ na powierzchnia elektrody bombardowanej jest skierowana ku dzialu elektronowemu. Zdejmowa¬ na scena jest wyswietlana przez plytke sygnalo¬ wa na elektrodzie bombardowanej i wytwarza w jej czastkowych obszarach prad fotoelektryczny, którego wartosc zalezy od jasnosci padajacego swiatla, w wyniku czego potencjal wolnej po¬ wierzchni obszarów czastkowych wzrasta zgodnie 68 38168 381 3 z jasnoscia padajacego swiatla. Na skutek anali¬ zowania przez strumien elektronów, potencjal ten jest stabilizowany w stosunku do potencjalu ka¬ tody, przy czym wynikle zmiany potencjalu od¬ kladaja sie na oporniku sygnalu jako sygnaly wyjsciowe.Znane jest takze urzadzenie, w którym zrenica jest utworzona czasowo w strumieniu elektronów dla analizowania elektrody w poblizu przeslony ograniczajacej strumien celem uzyskania wysokiej intensywnosci pradu i duzego obszaru wybierania na ekranie przez zmniejszenie potencjalu elemen¬ tu soczewkowego umieszczonego pomiedzy dzia¬ lem elektronowym wytwarzajacym strumien oraz p|:z&sJona. Jednakze urzadzenie to jest wyposazone w lampe akumulujaca, której sygnaly zapisane na ekranie sa odczytywane przez strumien elektronów podczas operacji „odczyt" bez stabilizacji ekranu, przy czym pozostaje reszta informacji, która jest calkowicie kasowana przez dodatkowe wybieranie podczas operacji „kasowanie" zanim nowa infor¬ macja zostanie zapisana, przy czym potencjal ele¬ mentu soczewkowego, który stanowi elektrode cen¬ tralna ukladu skupiajacego, zlozonego z trzech elektrod cylindrycznych, jest zredukowany za po¬ moca przelacznika do wartosci przykladowo 700 V.Charakterystyka pradu fotoelektrycznego w funk¬ cji strumienia padajacego swiatla jest na ogól liniowa. Przynosi to te korzysc, ze przy normal¬ nej ekspozycji uzyskiwane sygnaly wyjsciowe sa liniowo zalezne od jasnosci oswietlenia.Liniowosc charakterystyki powoduje równiez i efekty niekorzystne. Nadmierne oswietlenie po¬ woduje bowiem wzrost niestabilizowanych obsza¬ rów elektrody bombardowanej lampy analizuja¬ cej, poniewaz strumien elektronów nie jest w sta¬ nie dostarczyc dostatecznej ilosci elektronów do stabilizacji tych obszarów. Swiatlo ruchome o du¬ zej jasnosci jak zarowe, blyskowe i podobne, po¬ woduje wzrost efektów zaklócajacych szczególnie takich jak efekt ogona komety.Wady te sa równiez spotykane w innych urza¬ dzeniach tego typu, na przyklad w urzadzeniu, w którym zdejmowana scena jest wyswietlana na elektrodzie bombardowanej zlozonej z licznych diod krzemowych, rozladowywanych stosownie do strumienia padajacego swiatla, a takze przyklado¬ wo w urzadzeniu, w którym swiatlo ze sceny wzbu¬ dza prad fotoelektryczny, który pada na elektrode bombardowana i powoduje zmiane przewodnosci wlasciwej wywolywanej bombardowaniem elektro¬ nowym. Celem wynalazku jest ograniczenie wyzej wymienionych wad znanych urzadzen i skonstruo¬ wanie urzadzenia zawierajacego lampe analizujaca z elektroda bombardowana wytwarzajaca obraz pola potencjalu odpowiadajacy projektowanej sce¬ nie i dzialo elektronowe do wytwarzania skiero¬ wanego ku elektrodzie bombardowanej strumienia elektronów, przy czym dzialo elektronowe zawiera katode, siatke sterujaca i anode przyspieszajaca.Lampa analizujaca zawiera takze przeslone ograni¬ czajaca strumien elektronów, umieszczona pomiedzy siatka sterujaca, a elektroda bombardowana, ponad¬ to urzadzenie zawiera element skupiajacy ogni¬ skujacy strumien elektronów ku elektrodzie bom- 4 bardowanej, oraz srodki odchylajace, za pomoca których nastepuje okresowe analizowanie elektro¬ dy bombardowanej przez strumien elektronów, ograniczony przez przeslone celem stabilizacji po- 5 tencjalu tej elektrody wzgledem potencjalu katody dla uzyskania sygnalu wyjsciowego, który odpo¬ wiada obrazowi potencjalu, zas srodki odchyla¬ jace obejmuja czlon odchylajacy przebiegi linii oraz ruchy powrotne linii, oraz czlon odchylajacy prze- 10 biegi ramki oraz ruchy powrotne ramki. Urzadze¬ nie to w celu uzyskania, podczas ruchów powrot¬ nych zrenicy tuz przy przeslonie, jest zaopatrzone w element soczewkowy polaczony z pierwszym generatorem impulsów oraz zawiera drugi gene- 15 rator impulsów, którego wyjscie jest polaczone szeregowo z katoda i elektroda bombardowana a jego wejscie jest przylaczone do obwodu zasilaja¬ cego uklad odchylania w celu uzyskiwania jedno¬ czesnie zwiekszonego potencjalu katody w stosun- 20 ku do potencjalu elektrody bombardowanej.Jako element skupiajacy moze tu byc zastoso¬ wany kazdy element wplywajacy na elektrosta¬ tyczne lub elektromagnetyczne pole soczewki, na przyklad dziala elektronowego. 25 Generator impulsów jest takze elementem ksztal¬ tujacym w znany sposób impuls z istniejacego impulsu, przykladowo z odchylajacego impulsu ru¬ chu powrotnego. W urzadzeniu wedlug wynalazku trzeci generator impulsów przylaczony jest do siat- 30 ki sterujacej i dostarcza impulsy dla dostosowa¬ nia potencjalu siatki do zwiekszonego potencjalu katody. W ten sposób podczas stabilizacji pomoc¬ niczej moze byc uzyskany najbardziej odpowiedni punkt pracy dziala i optymalny przeplyw pradu 35 przez przeslone.Urzadzenie zawiera ponadto czwarty generator impulsów, który jest polaczony do soczewki sku¬ piajacej i dostarcza impulsów do zmiany sily so¬ czewki skupiajacej podczas okresów ruchu powrot- 40 nego tak, osiagniety zostaje korzystny rozklad ge¬ stosci pradu podczas stabilizacji pomocniczej oraz, uzyskiwana jest optymalna srednica strumienia skierowanego ku obwodowi elektrody bombardo¬ wanej, co powoduje ograniczenie efektów ugina- 45 jacyeh strumien na obwodzie podczas okresu prze¬ biegu.Generatory impulsów moga byc zaprojektowane do wytwarzania impulsów podczas okresów ruchu powrotnego ramki. W tym przypadku nie stawia 50 sie ostrych wymagan co do stromosci zbocza im¬ pulsu. Generatory impulsowe moga byc alterna¬ tywnie adaptowane do wytwarzania iiripulsów podczas okresów ruchu powrotnego linii. W tym przypadku wymagania odnosnie stromosci zbocza 55 impulsu sa ostrzejsze lecz uzyskuje sie te korzysc, ze prad o jednakowej w przyblizeniu gestosci jest dostarczany do wszystkich punktów elektrody bombardowanej.Omawiane generatory impulsów moga byc rów- 60 niez przystosowane do dostarczania impulsów za¬ równo podczas okresów ruchu powrotnego linii jak i ramki. W tym przyfpadku bardzo znaczna ilosc elektronów pozostaje do dyspozycji dla stabilizacji pomocniczej. W urzadzeniu wedlug wynalazku za- 65 stosowano lampe analizujaca, w której elektrodas 68 381 6 bombardowana jest utworzona, przez warstwe fo- toprzewodzaca, nalozona na przezroczysta plytke sygnalowa i zlozona przynajmniej w wiekszej cze¬ sci z monotlenku olowiu.Lampa analizujaca zawiera elektrode skupiaja¬ ca dzialajaca jak soczewka, w urzadzeniu wedlug wynalazku, element skupiajacy polaczony z pierw¬ szym generatorem moze byc równiez soczewka elektromagnetyczna, jednak stosowanie elektrosta¬ tycznej elektrody skupiajacej jest korzystniejsze poniewaz elektromagnetyczna soczewka jest ciez¬ ka i wymaga dostarczenia duzej energii do pracy.Elektroda skupiajaca najkorzystniej ma ksztalt rury umieszczonej pomiedzy siatka sterujaca i przeslona wewnatrz elektrody cylindrycznej. To rozwiazanie jest latwe do zrealizowania przez wbu¬ dowanie dodatkowej elektrody skupiaj]acej w ksztalcie rury, gdyz nie jest w tym przypadku wymagana duza dokladnosc. W eksploatacja do elektrody skupiajacej sa przykladane tylko sto¬ sunkowo niewielkie impulsy, jezeli tylko poten¬ cjal napiecia stalego elektrody skupiajacej ruro¬ wej rózni sie juz znacznie od potencjalu napiecia stalego elektrody cylindrycznej. Elektroda skupia¬ jaca rurowa ma na ogól ksztalt stozka i poszerza sie w kierunku do przeslony tak, ze unika sie zderzen elektronów strumienia z rurowa elektro¬ da. Elektroda ta zwykle zawiera ponadto odizo¬ lowane elektrycznie sektory, rozciagajace sie w kierunku osiowym. Do sektorów tych moga byc przykladane napiecia przemienne, przy czym elej- troda—soczewka moze dzialac jednoczesnie jako element centrujacy.Dla unikniecia trudnosci w montazu, elektroda skupiajaca jest na ogól wykonana jako przewo¬ dzaca powloka scianki otworu w izolowanym wsporniku umocowanym ciasno w elektrodzie cy¬ lindrycznej. Szczególnie korzystne jest rozwiazanie takiej elektrody skupiajacej w formie wzajemnie od siebie odizolowanych sektorów.W urzadzeniu wedlug wynalazku uzyskuje sit, lepsze zderzanie strumienia elektronów z elektroda bombardowana, a stad wynika cecha otrzymywa¬ nia znacznie szybszej odpowiedzi niz w znanych urzadzeniach, poniewaz nie ma koniecznosci sto¬ sowania nadmiernego pradu strumienia podczas okresów przebiegu w celu skasowania sygnalów pochodzacych od nadmiernego oswietlenia. Ponad¬ to w urzadzeniu wedlug wynalazku zaklócajacy wplyw potencjalu swobodnej powierzchni obwodu elektrody bombardowanej, nie wybierany podczas okresów wybierania elektronów skierowanych w poblize obwodu, jest redukowany podczas okresów ruchu powrotnego.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 — pokazuje przekrój podluzny urzadzenia wyposazo¬ nego wedlug wynalazku w znana lampe analizu¬ jaca, z elektroda bombardowana zawierajaca akty¬ wowany jednptlenek olowiu fig. 2 — przekrój wedlug linii II—II z fig. 1, fig. 3 — przekrój przez soczewke lampy analizujacej w urzadzeniu wed¬ lug wynalaaku.Lampa analizujaca pokazana na fig. 1 miesci sie w bance szklanej 1 opróznionej z powietrza. Lam¬ pa zawiera elektrode bombardowana 2 utworzona przez warstwe zlozona glównie z monotlenku olo¬ wiu osadzonego przez napylenie na plytce sygna¬ lowej 3, która sklada sie z cienkiej warstewki 5 dobrze przewodzacego tlenku cyny, nalozonej na wewnetrzna strone okienka 4 utworzonego przez jeden koniec banki. W drugim koncu, banka 1 za¬ wiera symetryczne osiowo dzialo elektronowe ulo¬ zone koncentrycznie z banka i katoda 5, siatke io sterujaca 6 oraz anode przyspieszajaca 7. Druga cylindryczna anoda 8 i przewodzaca elektrycznie cienka siatka 10 umieszczona na cylindrycznej elek¬ trodzie 9 sa umieszczone pomiedzy anoda przyspie¬ szajaca 7 a elektroda bombardowana 2, Anoda 16 cylindryczna 8 zawiera polaczona z nia elektrycz¬ nie przeslone 11, która posiada otwór 12 o sred¬ nicy 2i50 jim. Anoda cylindryczna 8 zawiera po¬ nadto elektrode skupiajaca 13, która lacznie z anoda cylindryczna 8 tworzy soczewke skupiajaca. 20 Anoda cylindryczna 7 zawiera rurowa elektrode skupiajaca 14, która ma forme stozka i poszerza sie w kierunku przeslony 11. Elementy mocujace i róznego rodzaju zlacza przewodzace nie sa po¬ kazane na rysunku. 25 Lampa jest czesciowo otoczona uzwojeniami od¬ chylania linii i ramki, oznaczonymi wspólnym nu¬ merem 15.Plytka sygnalowa 3, przez przepust 16 przecho¬ dzacy przez banke i przez opornik sygnalu 17 jest 30 polaczona z zaciskiem zródla napiecia 18, którego drugi zacisk jest uziiemniony. Generatory impul¬ sowe 19, 20, 21 i 22 z ich doprowadzeniami 119, 120, 121 i 122 sa przedstawione tylko schematycz¬ nie. 35 Podczas pracy elektrody posiadaja nastepujace napiecia stale: katoda 5 — 0V; siatka sterujaca 6 pomiedzy — 100 i 0V; anoda 7 — 300 V; anoda 8 — 600 V; elektroda sygnalu 3 — 45 V; elektroda skupiajaca 13 — 100 V; elektroda 14 — srednio 40 100 V. Zdejmowany obraz jest przedstawiony za pomoca systemu optycznego pokazanego schema¬ tycznie, poprzez soczewke 26 i okienko 4 i plytke sygnalu 3 na elektrode bombardowana lampy.Podczas okresu odchylania wolna powierzchnia a elektrody bombardowanej 2 jest wybierana przez strumien elektronów wytwarzanych przez dzialo elektronowe wzdluz prostokatnej ramki Powierzch¬ nia ta jest nastepnie stabilizowana w stosunku do potencjalu katody i wytworzone zostaja sygna- 50 ly elektryczne, które sa zbierane przez kondensa¬ tor 27 z opornika sygnalowego 17. Strumien elek¬ tronów miedzy katoda 5 a przeslona 11, który jest pokazany ciagla linia 28, jest zbierany w wiekszo¬ sci przez przeslone 11, tylko srodkowa czesc stru- 55 mienia, przedstawionego ciagla linia 29 jest uzyt¬ kowana do wybierania. ^ Podczas okresów ruchu powrotnego, drugi ge¬ nerator impulsów 19 dostarcza przykladowo impuls dodatni 5 V na katode 5, jednoczesnie pierwszy 60 generator impulsowy 20 dostarcza impuls ujemny 20 V na elektrode 14. W ten sposób zrenica wiaz¬ ki, pokazana linia przerywana 30, jest uzyskiwana w otworze 11, przeslony 12 i znaczny prad jest do wykorzystania dla stabilizacji do 5 V. Czwarty ge- « nerator Impulsów 21 jest przystosowany do do-68381 7 8 zawiera takze przeslone ograniczajaca strumien elektronów umieszczona pomiedzy siatka steruja¬ ca a elektroda bombardowana, ponadto urzadzenie zawiera soczewke skupiajaca ogniskujaca strumien s elektronów ku elektrodzie bombardowanej oraz srodki odchylajace, za pomoca których nastepuje okresowe analizowanie elektrody bombardowanej przez strumien elektronów ograniczony przez prze¬ slone dla stabilizacji potencjalu elektrody bombar- io dowanej w stosunku do potencjalu katody celem uzyskania sygnalów wyjsciowych odpowiadajacych obrazowi potencjalu, przy czym wymienione srod¬ ki odchylajace zawieraja czlon odchylajacy do przebiegów linii i ruchów powrotnych linii i czlon 15 odchylajacy do przebiegów ramki i ruchów po¬ wrotnych ramki, znamienne tym, ze zawiera ele¬ ment skupiajacy soczewkowy przylaczony do wyj¬ scia pierwszego generatora impulsów (20), przy czym wejscie tego pierwszego generatora impul- 20 sów (20) jest polaczone z obwodem zasilajacym elementy odchylajace (15), w celu otrzymania, pod¬ czas ruchów powrotnych, zrenicy strumienia elek¬ tronów zasadniczo tuz przy przeslonie (11), a po¬ nadto zawiera drugi generator impulsów (19), któ- 25 rego wyjscie jest polaczone szeregowo z katoda (5) i z elektroda bombardowana (2), a wejsciem jest polaczone z obwodem zasilajacym elementy od¬ chylajace (15) w celu równoczesnego otrzymywa¬ nia zwiekszonego potencjalu katody wzgledem po- 30 tencjalu elektrody bombardowanej. 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze zawiera trzeci generator impulsów (22), które¬ go wyjscie jest polaczone z siatka sterujaca (6) a wejscie jest polaczone z obwodem zasilajacym 35 elementy odchylajace (15), w celu równoczesnego przystosowania potencjalu siatki sterujacej do .zwiekszonego potencjalu katody. 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienne tym, ze trzy generatory impulsów (20, 19, 22) sluza 40 do wytwarzania impulsów wyjsciowych podczas ruchów powrotnych po wybraniu ramki. 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1—3, znamienne tym, ze trzy gteneratory impulsów (20, 19, 22) wy¬ twarzaja impulsy wyjsciowe podczas ruchów po- 45 wrotnych promienia elektronowego po wybraniu linii. starczania impulsów do ponownego ustawiania so¬ czewki skupiajacej. Trzeci *¦generator impulsów 22 jest przystosowany do dostarczania impulsów dla uzyskania optymalnego punktu pracy dziala elek¬ tronowego. Generatory impulsów 19, 20, 21 i 22 moga byc zastosowane rówrfiez do innych celów jak wymienione w niniejszym opisie.Nawiazujac dó fig. 2, rurowa elektroda skupia¬ jaca 14 zawiera wzajemnie oddzielone od siebie elektrycznie sektory 31, 32, 33 i 34 rozciagajace sie w kierunku osiowym. Sektory 31 i 33 oraz 32 i 34 sa polaczone z koncówkami regulowanych zródel napiecia stalego, nie pokazanych na rysun¬ ku. Strumien elektronów moze byc zesrodkowany przez regulacje napiecia zródel napiecia.Anoda przyspieszajaca 7 (fig. 3) pokryta jest folia przewodzaca 38 i zaopatrzona w otwór 39 oraz elektrode skupiajaca 14 utworzona przez przewodzaca elektrycznie powloke, obejmujaca cztery sektory, skladajaca sie na przyklad z mo¬ libdenu i manganu, nalozona ha scianke central¬ nego stozkowego otworu 40 we wsporniku cera¬ micznym 35 umocowanym ciasno w anodzie przy¬ spieszajacej 7. Cztery sektory przewodzacej po¬ wloki, z których na fig. 3 uwidocznione sa tylko trzy sektory 31, 32 i 33 maja kazdy osobny elek¬ tryczny przewód zasilajacy przechodzacy przez otwór w anodzie przyspieszajacej 7 i przez wspor¬ nik 35. Na fig. 3 przedstawiony jest przewód za¬ silajacy 36 sektora '31 i przewód zasilajacy 37 sektora 33. Rozwiazanie to pozwala na przeprowa¬ dzenie bardzo dokladnego a zarazem bardzo pro¬ stego montazju.Dzialanie urzadzenia wedlug wynalazku jest na¬ stepujace, podczas okresów powrotu, elektrony sa emitowane przez katode 5 o zwiekszonym potencja¬ le wzgledem potencjalu elektrody bombardowanej 2. Elektrony sa skupiane w zrenicy, usytuowanej zasadniczo w otworze 12 przeslony 11. W ten spo- , sofo podczas okresów powrotu duza ilosc elektro¬ nów jest wykorzystywana do pomocniczej stabili¬ zacji obszarów na plytce elektrody bombardowa¬ nej 2, na które pada swiatlo o nadmiernej jasno¬ sci i które nie moga byc stabilizowane podczas okresów wybierania linii ze wzgledu na stosunko¬ wo mala ilosc stojacych wówczas do dyspozycji elektronów. Pomocnicza stabilizacja ma na celu zwiekszenie potencjalu katody tak, ze wplywa ona jedynie na obszary, na które padlo swiatlo o nad¬ miernej jasnosci. Pole potencjalu w obszarach, na które nie padlo swiatlo o nadmiernej jasnosci nie jest kasowane podczas okresów powrotu lecz daje podczas wybierania linii wlasciwe sygnaly wyj¬ sciowe odpowiadajace zebranemu sygnalowi ramki. PL PL