Brevet FR2086468A1 — publié le 19711231

La présente invention a pour objet une caméra de télévision en couleur, et concerne plus particulièrement des perfectionnements apportés aux caméras du type utilisant un tube d'images, engendrant un signal composite constitué d'un signal d'index et d'un signal vidéo en couleurs, par exemple, tels que décrits dans la demande de brevet des E.U.A. Sériai n? 72.593, 5 déposée le 16 Septembre 1970» Dans la demande de brevet mentionnée ci-dessus, une caméra de télévision en couleur est décrite, confortant un seul tube d'images ayant une surface photoconductrice balayée pour la conversion photoélectrique des images projetées en un signal de sortie électrique, un filtre de couleurs 10 pour former une image en couleur séparée, d'un objet à téléviser, sur la surface photoconductrice, et un montage d'électrodes permettant à une image indexée d'être produite électriquement sur la surface photoconductrice, pour obtenir à la sortie du tube un signal d'index ainsi qu'un signal vidéo en couleur correspondant à l'image en couleur séparée. Bien que le signal d'index ainsi 15 produit puisse être utilisé pour séparer les signaux en couleurs individuels du signal vidéo en couleur, certains problêmes sont inhérents aux montages d'électrodes décrits dans la demande de brevet mentionnée ci-dessus. Sans le cas où le montage d'électrodes comporte deux électrodes en bandes imbriquées et isolées l'une de l'autre, aucun signal n'est obtenu â la sortie du tube 20 lorsque les parties de la surface photoconductrice placées entre les électrodes sont explorées. Bien qu'une électrode supplémentaire permette d'éviter l'interruption du signal de sortie, elle accroît la complexité et le coût de fabrication du tube d'images. L'invention concerne donc une caméra de télévision en couleur 25 du type décrit, utilisant un montage d'électrodes qui permet de pallier aux inconvénients mentionnés. L'invention utilise un montage d'électrodes fabriqué de façon simple, pour produire l'image d'index sur la surface photoconductrice ou sur la surface du tube d'images, 30 Selon un aspect de l'invention, la caméra de télévision en couleur du type décrit comporte un montage d'êlectrodesconstitué d'une première couche conductrice transparente continue et d'une seconde couche conductrice transparente en forme de bandes espacées l'une de l'autre sur la première couche, et isolées électriquement de cette dernière, la couche 35 photoconductrice étant en contact avec le montage d'électrodes à l'endroit où se trouvent les bandes de la seconde couche transparente conductrice, et dans les zones de la première couche transparente conductrice, entre ces bandes» 71 15451 2 2086468 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention rassortirent de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel : - la figure 1 est un schéma représentant un exemple d'une 5 caméra de télévision en couleur conforme à l'intention ; - la figure 2 est une vue en coupe agrandie de la partie principale d'un tube d'images utilisé dans la caméra de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en élévation agrandie représentant la partie principale du tube d'images telle qu'elle peut être vue depuis 10 l'intérieur de ce dernier, lorsque sa couche photoconductrice est retirée ; - les figures 4, et 5A à 5F sont des formes d'onde permettant d'expliquer l'invention ; - la figure 6 est un schéma d'un spectre de fréquences utilisé pour l'explication de l'invention ; et 15 - les figures 7A et 7B sont des vues en coupe agrandie représentant diverses étapes du procédé de fabrication de la partie principale du tube d'images« Les figures 1, 2 et 3 font apparaître une caméra de télévision en couleur conforme â l'invention, comportant deux séries d'électrodes A et B, 20 placées près de la couche photoconductrice 1 d'un tube d'images 2. La couche 1 est formée, par exemple,de matériaux tels que le trisulfure d'antimoine, l'oxyde de plomb, et similaire, et les électrodes A et B sont des couches conductrices transparentes formées par exemple d'oxyde d'étain comportant de l'antimoine. L'électrode A est une couche conductrice transparente continue 25 formée sur une plaque de verre 3, reliée à une borne T . Des couches 5 isolantes, a . transparentes, en forme de bandes espacées l'une de l'autre,sont formées sur l'électrode A, et sont constituées par exemple de bioxyde de silicium, et sur ces couches, sont placées des bandes d'électrodes transparentes B^, B^, B. „,B , constituant à elles toutes l'électrode B reliée à une borne T„. 1 n B 30 Dans le mode de réalisation représenté, les nombreuses couches isolantes 5, et les bandes d'électrodes B,, Bn .„. B. B sont reliées l'une à l'autre L £ î n par leurs deux extrémités, comme il est visible plus particulièrement sur la figure 3„ Avec le montage décrit, des régions ouvertes en forme de fentes 6 sont définies entre les couches isolantes adjacentes 5, et les bandes 35 respectives de l'électrode B , et ces régions 6 sont perpendiculaires au balayage horizontal d'un faisceau d'électrons dans le tube 2* La couche photocpnd.uctrice 1 est en contact direct avec l'électrode A dans les intervalles 6, et avec l'électrode B dans l'ordre A, B,, A, B„. ,.c A, B.. .„. A, B . • 1 ' 2 . i' . . n dans le .sens,, de balayage horizontal du faisceau d'électrons 71 15451 3 2036468 Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, la largeur de chacune des bandes de l'électrode B, et la largeur de chacune des régions 6 est d'environ 35 ^u, l'épaisseur D de la couche photoconductrice 1 étant d'environ 1 ^u, et l'épaisseur des électrodes À et B et de la couche 5 isolante 5 est d'environ 0,2 ^u et de 0,4 à 0,5 ^u respectivement. Les électrodes À et B et la couche photoconductrice 1 sont représentées d'un côté de la plaque de verre 3. De l'autre côté de cette plaque 3 se trouve un filtre optique F constitué d'éléments de filtres en couleurs rouge, vert et bleu, ou bandes, FR, F^, et Fg placés dans l'ordre 10 cyclique FR, Fy, Fg, FR, F^, Fg,. .... Les bandes de filtres sont placées parallèlement à la longueur des bandes de l'électrode B de manière que chaque triade d'éléments de filtres en couleurs rouge, vert et bleu FR, et Fg, soit opposée à une paire d'électrodes adjacentes A et B^» Tant que l'électrode B et le filtre optique F sont alignés dans le sens longitudinal, leur 15 montage latéral relatif n'est pas critique. Le filtre optique F est fixé sur la surface interne de la plaque 4, qui ferme une extrémité de l'enveloppe 2E du tube 2, De cette façon, le filtre F, la plaque 3, les électrodes A et B et la couche photoconductrice 1 sont enfermées dans l'enveloppe du tube. La caméra de télévision en couleur est également représentée 20 avec un canon à électrons 11 dans l'enveloppe du tube 2E, destiné à diriger le faisceau d'électrons contre la couche 1, et une bobine de déviation 6, une bobine de focalisation 7 et une bobine d'alignement 8 placées autour de l'enveloppe du tube pour produire des champs magnétiques respectifs agissant sur le faisceau d'électrons. En outre, devant la plaque 4 se trouve une 25 lentille d'images 9, permettant la focalisation de l'image d'un objet 0 à téléviser sur la couche photoconductrice 1 à travers la plaque 4. Un transformateur 12 constitué d'un enroulement primaire 12a. et d'un enroulement secondaire 12Jb et comportant une prise centrale t et des bornes extrêmes t^ et t^ reliées repsectivement aux bornes et du 30 tube d'images 2 est associé au tube 2. L'enroulement primaire 12a est relié à une source de signaux 13 produisant un signal alternatif synchronisé avec la période de balayage de ligne du tube 2. Ce signal alternatif a une forme d'onde rectangulaire, par exemple comme représenté sur la figure 4, la largeur des impulsions étant égale à une période de balayage horizontal H 35 du faisceau d'électrons, par exemple une largeur de 63,5 ^us, et une fréquence égale à la moitié de la fréquence du balayage horizontal, c'est-à-dire 15,75/2 kHz» La prise centrale t de l'enroulement secondaire 12b^ du transformateur 12 est reliée à l'entrée de l'amplifidateur 15 à travers un condensateur 14, et est alimentée par une tension de polarisation en courant continu de 10 à 50 V 40 â partir d'une source d'alimentation B+ à travers une résistance R. 71 15451 4 2086468 Avec un tel montage, les électrodes A et B sont alternativement alimentées par des tensions supérieures et inférieures à la tension de polarisation en continu pour chaque période de balayage horizontal, si bien qu'un échantillon de potentiels en bandes correspondant aux électrodes 5 A et B est formé sur la surface de la couche 1„ Par conséquent, lorsque le tube 2 n'est pas exposé à la lumière, un signal correspondant à la forme d'onde rectangulaire illustrée sur la figure 5A est obtenu à la prise centrale t , le faisceau d'électrons explorant pendant une période de H.- Lorsqu'une o 1 tension de polarisation en courant continu de, par exemple, 30 V est appliquée 10 à la prise t de l'enroulement secondaire 12b, et qu'une tension alternative o — de 0,5 v est appliquée entre les bornes et T^, le courant circulant dans la résistance R varie de 0,05 ^uA, et peut être utilisé comme signal d'index» La fréquence de ce signal S.J. (figure 5A) peut être déterminée par la largeur de l'intervalle compris entre les électrodes A et B, et une période de balayage 15 horizontal du faisceau d'électrons,et peut être de, par exemple 3,58 MHz* Lorsque l'image d'un objet 0 est focalisée sur la couche photoconductrice 1, des signaux correspondant à l'intensité lumineuse des composantes filtrées rouge, verte et bleue sont produits sur la couche photoconductrice 1, chevauchant le signal d'index S^ pour produire un signal composite S2»par 20 exemple , tel que représenté sur la figure 5B, où les caractères R, V et B représentent respectivement des parties du signal composite S£ correspondant aux composantes rouge, verte et bleue. Le signal composite S£ est la. :-.~a du signal de luminance SY, du signal de chrominance Sc et du signal d'index 3^, c'est-à-dire que 32'S.y+Sç+Sj,, Le spectre de fréquences du signal composite S2, 25 tel que représenté sur la figure 6, est déterminé par la largeur des électrodes À et B, la largeur de répétition du filtre optique F, et la période de balayage horizontal. Par conséquent, le signal composite est compris dans sa totalité dans une largeur de bande de 6 MHz, et les signaux de luminance et de chrominance. et Sç se trouvent respectivement dans les bandes inférieureet supérieurs 30 II est préférable de réduire le chevauchement des signaux de luminance et de chrominance et Sç, et pour cela d'utiliser une lentille lenticulaire ou similaire placée devant le tube 2. Ceci réduit optiquement le pouvoir de résolution et la bande du signal de luminance. Pendant la pëtiode de balayage horizontal suivante H. ,. î+l 35 la tension (signal alternatif) appliquée aux électrodes A et B a une phase inversée, et dans ce cas, un signal d'index -S^. est produit tel que représenté sur la figure 5A', ce signal ayant une phase opposée au signal d'index Sj représenté sur la figure 5A. Par conséquent, un signal composite 82* est obtenu 1 15451 5 2086468 10 à l'entrée du préamplificateur 15, tel que représenté sur la figure 5B', et dans ce cas S£ '«S^+Sç-Sj. Un tel signal composite S2 (ou S2') est tout d'abord appliqué au préamplificateur 15, pour être amplifié, puis â un amplificateur de traitement 16 pour la mise en forme des ondes et/ou la correction gamma. Ensuite, le signal est appliqué à la fois à un filtre passe-bas 17 et â un filtre passe-bande 18, Un signal de luminance et un signal S3=Scl+Sxl> tel que celui représenté sur la figure 5C (ou un signal S3,=scL~srL» tel que celui représenté sur la figure 5C') sont obtenus séparément par le filtre passe-bas 17 et le filtre passe-bande 18. SCL et sont des composantes à basse fréquence ou des composantes fondamentales du signal de chrominance et du signal d'index S^, respectivement. Les fréquences répétitives du signal d'index et du signal de chrominance S étant égales, la séparation de ces signaux est obtenue w 15 de la manière suivante sans utiliser de filtre. La référence 19 représente un circuit à retard, tel que, par exemple, une ligne à retard à ultrasons permettant de retarder d'une période de balayage horizontal 1^ le signal S3=Sql+Sil (ou S3'=SCL_SIL^ provenant du filtre passe-bande 18. Les signaux S =S +S (ou S '=S -S ) j OL IL j Ci-» XLi 20 dans une certaine période de balayage horizontal H. et le signal S '=S -ST X O L»1j XL (ou ^ans période suivante H^+l, provenant respectivement du circuit à retard 19 et du- filtre passe-bande 18, sont appliqués à un circuit additionneur 20 pour être additionnés, et pour obtenir un signal de chrominance de sortie 2S^^, tel que celui représenté sur la figure 5D. - 25 Lorsque le retard du circuit 19 est d'une période de balayage horizontal, le contenu des signaux de chrominance dans des périodes de balayage horizontal adjacentes sont tellement similaires qu'ils peuvent être considérés conme identiques. Il est également possible de retarder le signal du filtre passe-bande 18 de trois ou cinq périodes de balayage horizontal, étant donné la simi-30 iarité des contenus du signal de chrominance dans des périodes aussi espacées. Les signaux (ou 83'-S^- S^) et S3'=SCL-SIL (ou S =S +S ) dans les périodes de balayage horizontal H. et H. .. sont j oL IL X X"*" i également appliqués à un circuit soustracteur 21 pour obtenir une soustraction (sCL'-sIL) " (sCL * sIL) L°n (sCL+sIL)-(sCL'sIL)-7 et pour obtenir un signal 35 d'index -2S' tel que celui représenté sur la figure 5E, (ou 2S'IL non représenté). Le signal d'index résultant -2S'^ (ou 2S'^L) est appliqué à uncircuit limiteur 22 pour rendre sonamplitude uniforme, et formé un signal d'index ~2Sj (ou 2S^) tel que représenté sur la figure 5F. 7' 15451 2C86468 6 Le signal d;index ~2S.j. (ou 2Sj) ainsi obtenu est déphasé à chaque période de balayage horizontal, et le signal ~2Sj est corrigé en ce qui concerne sa phase, de la manière suivante. La référence 23 représente un commutateur qui est de préférence un commutateur électronique. Celui~ci 5 comporte des contacts fixes 23a^ et 23b^ et un contact mobile 23c^, La sortie du limiteur 22 est reliée directement à un contact fixe 23£ du commutateur 23, ec est reliée à l'autre contact fixe 23b_ à travers un inverseur 24. Le commutateur 23 est placé de façon que son contact mobile 23£ soit en contact avec les contacts fixes 23ji et 23_b, alternativement pendant des périodes de 10 balayage horizontal successives, en synchronisme avec le signal alternatif appliqué à l'enroulement primaire 12a^ du transformateur 12, pour obtenir le signal d'index 2Sj au contact mobile 23^ à chaque fois. Le signal de chrominance provenant du circuit additionneur 20 est appliqué â chacun des trois déteetesrs synchrones 25, 26 et 27. Le signal 15 d'index est appliqué au détecteur synchrone 25 à travers un déphaseur 28 qui règle la phase éo. signal d'index sur l'axe du signal rouge, afin de produire un signal de différence de couleur R-Y à la sortie du détecteur 25, De manière similaire, un signal de sortie du déphaseur 28 est appliqué au détecteur synchrone 28 à travers un déphaseur 29 pour produire un signal de 20 différence de couleur V-Y à la sortie du détecteur 26 et le signal de sortie du déphaseur 29 est appliqué au détecteur synchrone 27 à travers le déphaseur 30 pour produire un signal de différence de couleur B-Y à la sortie du détecteur 27. Les déphaseurs 29 et 30 modifient chacun la phase des signaux d'entrée de 120°. Ces signaux de différence de couleur R-Y, V-Y et B-Y et le signal de luminance 25 S„ sont appliqués à un circuit matrice 31 qui délivre des signaux de couleur S , x K S„ et S,, en T , T et T respectivement. Le signaux couleur ainsi obtenus V Jd K V ii peuvent être traités pour obtenir des signaux de télévision en couleur destinés au système NTSC ou à tout autre système. Dans l'exemple suivant, le filtre de couleur F est placé à 30 .l'intérieur du tube 2 pour la formation d'images séparées en couleur sur la ccuche photoccnductrice 1, mais il est toujours possible de projeter un échantillon en couleur séparé de l'objet sur la couche photoconductrice en utilisant un sys^ttème optique classique. Les électrodes A et B peuvent être formées par exemple selon 35 les phases représentées sur les figures 7A et 7B. La première phase est la formation sur une surface d'une plaque isolante 101 d'une couche conductrice transparente 102, par exemple en oxyde d'ëtain comportant de l'antimoine. Puis, une couche isolante transparente 103,par exemple en bioxyde de silicium. 71 15451 2086460 7 et une couche conductrice transparente 104 similaire à. la couche 102 sont fermées en série sur toute la surface de la couche 102» Puis, un matériau photorésistant tel que du KPR (marque déposée), est placé sur toute la surface de la couche 104, et exposé à la lumière à travers un masque ayant 5 une configuration prédéterminée, puis le matériau photorésistant est développé pour obtenir un masque d'attaque 105 ayant la configuration prédéterminée tel que représenté sur la figure 7A, Après cela, des parties non nécessairement exposées de la couche conductrice transparente 104 et de la couche isolante 103 sont décapées pour obtenir les électrodes A et B au moyen des parties exposées 10 de la couche 102 et des parties restantes de la couche 104, comme représenté sur la figure 7B, Dans ce cas, l'opération de décapage peut se faire en deux étapes, C'est-à-dire que toute la structure peut être immergée dans un décapant pour un décapage sélectif de la couche conductrice 104, puis dans un autre décapant pour un décapage sélectif de la couche isolante 103, Cependant, 15 l'épaisseur de la couche 104 étant très inférieure à la largeur de la portion à retirer, la couche 104 et la couche 103 à décaper peuvent être éliminées simultanément par décapage sélectif de la couche 103 en bioxyde de silicium à travers la couche conductrice 104 en utilisant un décapant composé par exemple d'un mélange d'acide fluorhydrique et de fluorure d'antimoineo Ce 20 dernier procédé nécessite uniquement un décapage. Avec le montage conforme à l'invention tel que décrit ci-dessus, les signaux en couleur respectifs peuvent être obtenus sans diaphonie, et le signal d'index pour la séparation des couleurs peut également être obtenu aisément pour assurer la séparation des signaux en couleur. En 25 outre, le signal d'index n'est pas produit optiquement comme décrit précédemment, et il s'ensuit une simplification du système optique utilisé, et un accroissement du taux d'utilisation de la lumière, d'où un accroissement de la gamme dynamique de la couche photoconductrice. Les deux séries d'électrodes en bandes pour produire le signal 30 d'index étant obtenues en plaçant l'électrode B sur la première électrode A, ces électrodes étant séparées par la couche isolante 5, la couche photoconductrice 1 est en contact soit avec l'électrode A soit avec l'électrode B sur toute la surface de la ccuche photoconductrice. Par conséquent, une conversion photoélectrique est obtenue sur toute la couche photoconductrice, et il 35 s'ensuit une efficacité de conversion photoélectrique uniforme sur toute la surface. Ceci élimine la possibilité que l'absence de l'électrode sur une partie de la couche photoconductrice entraîne des pertes de la composante du signal correspondant à la couleur de cette partie, avec une réduction 71 15451 8 2036468 correspodante de la fidélité de la couleur. Par conséquent, un équilibre blanc complet est toujours obtenu, et le rapport signal/bruit est amélioré. En outre, lorsque les électrodes À et B sont constituées du même matériau, la limite entre les électrodes A et B et la couche photoconductrice 1 sont uniformes.. En outre, les électrodes peuvent être formées aisément par décapage comme décrit précédemment, et les parties â décaper sont relativement grandes, et par conséquent, l'opération peut être faite avec précision. Dans l'exemple précédent, l'électrode B et la couche isolante 5 sont, reliées l'une à l'autre à leurs deux extrémités pour former une structure unitaire telle que représentée sur la figure 3, de manière à assurer une connexion mécanique et électrique de l'électrode B, même si l'une ou plusieurs des électrodes B^ a été cassée pendant le procédé de fabrication. Lorsqu'il n'existe aucune cassure de l'électrode B, il est possible de coupler les électrodes B^ à une seule extrémité, pour former une sorte de peigne. Il va de soi que l'invention décrite est susceptible de nombreuses modifications ou variantes sans pour autant sortir de son cadre. l!s1 54b 2086468 REVENDICATIONS 1 Caméra de télévision en couleur caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif capteur d'images, ayant une première couche conductrice 5 transparente continue, plusieurs couches isolantes espacées, des régions enforme de bandes de la première couche conductrice, plusieurs secondes couches conductrices transparentes, en forme de bandes, et placées sur les couches isolantes pour être séparées par ces dernières de la première couche conductrice transparente, et une couche photoconductrice placée sur les 10 première et secondes couches conductrices, et en contact avec toutes les secondes couches conductrices et la première couche conductrice entre les couches isolances, un filtre placé entre un objet à téléviser et la couche conductrice pour former un'e première image vidéo en couleur sur la couche photoconductrice conformément aux composantes de couleur de l'objet, et un circuit pour 15 appliquer des tensions aux première^ et second® coucha conductrices et former électriquement sur la couche conductrice une seconde image index chevauchant la première image pour indiquer la relation entre les composantes de couleurs de l'objet. 2c Caméra de télévision en couleur selon la revendication 1, 20 caractérisée en ce que la largeur de chaque seconde couche conductrice est égale à la largeur de la couche isolante correspondante. 3. Caméra de télévision en couleur selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif capteur d'images est un tube vidicon, et comporte un moyen pour engendrer un faisceau d'électrons. 25 4. Caméra de télévision en couleur selon la revendication 3, caractérisée en ce que le tube comporte en outre un moyen pour dévier le faisceau d'électrons dans des directions verticale, et horizontale, pour balaye* la couche photoconductrice, et en ce que la direction longitudinale de chacune des secondes couches conductrices croise la direction horizontale 30 de la déviation du faisceau. 5- Caméra de télévision en couleur selon la revendication 4, caractérisée en ce que le circuit applique alternativement une haute tension aux premières et secondes couches conductrices à chaque balayage horizontal. 6- Caméra de télévision en couleur caractérisée en ce qu'elle 35 utilise un tube capteur d'images comportant un moyen engendrant un faisceau d'électrons, une plaque transparente, une premier» couche conductrice transparente continue sur la plaque transparente, plusieurs couches isolantes en forme de bandes espacées l'une de l'autre sur la première couche conductrice 71 15451 10 2086468 transparente, plusieurs secondes couches conductrices transparentes en forme de bandes sur les couches isolantes séparées électriquement par cette dernière de la première couche conductrice, un moyen de liaison électrique entre les secondes couches conductrices transparentes, une couche photoconductrice fermée sur les secondes couches conductrices transparentes et sur les zones de la première couche conductrice entre les couches isolantes, et des moyens de connexion entre les premières et les secondes couches conductrices transparentes* 7, Caméra de télévision en couleur selok la revendication 6, caractérisée en ce que ledit tube comporte en outre un filtre de couleurs placé près de la couche photoconductrice. 8, Caméra de télévision en couleur selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit filtre des couleurs comporte des éléments de filtre en forme de bandes dont les directions longitudinales sont parallèles à celles des secondes couchés conductrices en forme de bandes. 9* Caméra de télévision en couleur selon la revendication 6, caractérisée en ce que la largeur de chacune des couches isolantes est égale à celle de la seconde couche conductrice correspondante.