Brevet FR2103537A1 — publié le 19720414

La présente invention se rapporte à des caméras de télévision et, bien qu'elle soit applicable aussi bien aux caméras de télévision en couleurs qu'aux caméras de télévision "en noir et blanc, elle est principalement destinée aux premières et plus avantageuse pour celles-ci. Une difficulté commune rencontrée dans le cas de caméras de télévision, est la fixation satisfaisante de la stabilisation du niveau de noir de la sortie vidéo du tube de caméra. Ainsi, par exemple, un tube de caméra fonctionnant sur le principe de la photoconduction -le tube Vidicon largement utilisé est l'un de ceuxci- produit un courant de signal de sortie parasite, connu comme le courant de noir même lorsqu'il n1 est pas exposé à la lumière et ce courant n1 est en aucune manière fixe et constant, mais varie en valeur en fonction de la tension de cible appliquée, et, en particulier, en fonction de la température de la cible.Si le courant de noir varie, il amènera le niveau du noir à varier très sensiblement -en pratique jusqu là une valeur qui est grandement indésirable dans le cas de caméras de télévision en noir et blanc et habituellement tout-à-fait inacceptable dans le cas de caméras de télévision en couleurs De même, un moyen connu comme une 11polarisation de lumière est de plus en plus adopté afin de minimiser ce qui est habituellement appelé un "retard" et qui est présenté d'une façon notable dans de nombreux tubes, principalern..ent dans ceux du type dit à cible photoconductrice. Le retard est la rétention indésirablement longue d'images par le tube quand il fonctionne à des niveaux de lumière très bas.Comme cela est bien connu5 ces effets peuvent être largement réduits en éclairant de manière continue et uniforme mais faiblement toute la zone de la cible depuis l'arrière, ce moyen étant spécialement bénéfique quand le niveau de lumière provenant du sujet d'émission est faible. Cet éclairement est la "polarisation de lumière'.' Cette lumière de polarisation peut varier. Dans une caméra de télévision connue, du type dans lequel la zone d'image utile est entourée par une zone noire qui est prévue dans le but de fournir un niveau de noir de la fixation -un tel agencement sera décrit ci-après- la polarisation de lumière, si elle est appliquée, éclairera à la fois la zone d'image utile et ltenviron- nement noir. La présente invention cherche à prévoir des caméras de télévision perfectionnées dans lesquelles la stabilisation du niveau de noir considérablement améliorée est obtenue. Afin de mieux comprendre la présente invention, un agencement de tube de caméra employant une fixation optique connue du niveau de noir comme mentionné précédemment sera tout d'abord décrit, en même temps que ses défauts majeurs et ses difficultés pratiques. Cet agencement connu est représenté, dans la mesure où il est nécessaire pour la compréhension de la présente invention. Dans les dessins ci-joints La figure 1 représente un arrangement connu. La figure 2 représente une forme d'onde donnée à titre d' explication. La figure S représente un circuit perfectionné. La figure 4 représente des graphiques de formes d'ondes. Comme le montre la figure 1, un tube de caméra que l'on a supposé être un tube Vidicon, est représenté schématiquement en 1. Sa région d'image utile sur une cible circulaire à la partie intérieure de l'extrémité du tube est représentée par le rectangle 2 et sur 1' extérieur de cette extrémité du tube se trouve un masque 3 opaque, c est-à-dire noir" indiqué par la zone ombrée. Ce masque doit théoriquement être dans le plan image du tube et doit également théoriquement entourer de manière précise la région d'image utile sans qu'il existe d'intervalle, c'est-à-dire que le masque doit être dans le plan de la cible et que son bord intérieur rectangulaire doit coïncider avec le bord rectangulaire extérieur de la région d'image utile sur la cible. En pratique, ces exigences théoriques, ne sont pas satisfaites, pour des raisons qui seront mentionnées par la suite mais, pour le moment, et pour simplifier l'explication on supposera qu'elles le sont.La figure 2 représente de manière classique une forme d'onde typique correspondant à une ligne de balayage (horizontale). Dans cette forme d'onde, F représente le retour de ligne, LB représente la suppression de ligne (le temps pendant lequel le faisceau de balayage est supprimé) et V la sortie vidéo obtenue tandis que la ligne de balayage traverse la largeur de la région d'image utile (référence 2 de la figure 1), le tout comme cela est bien connu. La largeur de la région d'image utile est représentée par la dimension U dans la figure 2. La longueur de la ligne de balayage réelle est cependant plus grande que la dimension U et est représentée par la dimension L de la figure 2, de sorte que cette ligne s'étend depuis environ le milieu d'une suppression de ligne jusqu'au point correspondant de la suivante.La ligne de balayage 'étend ainsi dans la région du masque 5 (figure 1) comme indiqué par le dimension N (figure 2). La référence H est l'amplificateur de tê-te habituel qui amplifie le signal à la. borne de sortie 4 du tube (figure 1). Si avec cet agencement, la sortie provenant de l'amplificateur de tête est en- voyée à un circuit de fixation convenable, le niveau de noir dans la sortie durant la période 1- (optiquemsnt noire) sera fix à un niveau réglé par un potentiel de référence qui apparaît au curseur S d'un potentiomètre. Comme cela est n connu, un circuit de fixation unique est également représenté dans la figure 1. a sortie vidéo en 4 est envoyée par l'intermédiaire d'un transistor à suiveur de cathode 5 (cathode follower), couplant le condensateur > et un second suiveur de cathode 6 à une borne 7 pour un traitement subséquent et une utilisation, le transistor 8 étant normalement bloqué.Un potentiel continu habituellement réglable d'une manière quelconque comme indiqué, est appliqué à l'émetteur du transistor 8. Cependant, une impulsion allant dans le sens positif, dérivée d'une manière quelconque connue, par exemple par un circuit monostable (non représenté, et chronométrée de n'ia.porte quelle manière connue (également non représentée) pour se produire durant chaque période M (par exemple le circuit monostable peut être déclenché à partir de l'un des circuits a'attaque de déflexion de ligne normalement prévu) est appliquée depuis la borne 9 à la base du transistor 8. Cette impulsion a une amplitude suffisante pour saturer le transistor 3.De cette façon le niveau de noir n (dû au masque noir, dans la sortie 7 est stabilisé, une fois par ligne, à un niveau réglé par le curseur S. Les constantes de temps du circuit de fixation sont bien sûr telles qu'elles maintiennent le niveau de noir fixé entre les opérations de fixation, par exemple pour une période de ligne. Théoriquement, un agencement connu comme ceci a été décrit en se référant aux figures 1 et 2 est satisfaisant. n pratique, il est loin de l'être. Tout d'abord la région complètement balayée -région d'image utile plus 1 partie du masque qui est balayée est seulement légèrement plus grande que la région d'image utile seuls C'est-à-dire que le dimension L est seulement légèrement supérieure re à la dimension U. Le positionnement du masque par rapport à la région utile et par rapport à la région décrite dans le balayage est en conséquence extrêmement critique et des plus difficile à atteindre en pratique.Ceci estreprésenté dans la figure 1 en mon trant un petit intervalle le long de la partie supérieure et vers le bas d'un côté, entre la région d'image utile ét le 'bord intérieur du masque. De plus, puisque la région d'image utile est sur la cible > qui est intérieure au tube, il est, à n'importe quel deré commercialement parlant, impossible de localiser le masque dans le plan image, des considérations principalement decoûtrendant en pratique possible de placer le masque sur la partie extérieure de la plaque de face du tube ou ailleurs dans le trajet optique. En raison de ceci, il se produit une marge sur les bords intérieurs de "l'ombre" du masque sur la cible et ceci peut apparaître dans les images reproduites à partir des signaux de sortie du tube.Des difficultés naissant de l'impossibilité de localiser le masque dans le plan image sont particulièrement sévères dans le cas de ces tubes de plus en plus populaires qui comportent des obturateurs de verre sur leur plaque de face afin de réduire la quantité de lumière disperse atteignant la cible du tube. L'épaisseur accrue produite par un tel obturateur de plaque de face se traduit bien sûr par une séparation augmentée entre le plan d'un masque sur l'extérieur de l'extrémité du tube et le plan image de ce tube et ceci contribue à nouveau à donner une "ombre" bordée finement (bordée à l'intérieur) du masque sur la cible dans tous les réglages de l'ouverture et de l'angle de lentille.L'effet sur la cible elle-même est comme s'il existait un masque plan d'image qui ne serait pas uniformément et complètement noir mais qui aurait une région de bord intérieur qui serait moins que complètement noire et, bien c 1est cette région qui est utilisée dans l'agencement de la figure 1 pour régler le niveau de noir stabilisé. De plus, le degré de "noir" de cette région intérieure est probablement différent pour des réglages différents de l'ouverture et de l'angle de lentille. Ceci nécessiterait un système optique très complexe et très onéreux pour éviter ces défauts. De plus, il existe aussi des défauts déjà mentionnés en ce qui concerne l'obtention d'une bonne stabilisation du niveau de noir, dans les cas dans lesquels la polarisation de lumière est utilisée. Selon la présente invention, une caméra de télévision du type dans lequel la sortie de signal vidéo est produite par balayage de la cible d'un tube de caméra avec un faisceau d'électrons conformément à une trame de lignes de télévision couvrant une région qui comprend la région d'image utile et s'étend également dans une région de noir qui est externe par rapport à cette région d'ima ge utile et adjacente à elle, la stabilisation du niveau de noir de la sortie du signal vidéo étant obtenue par les fixations périodiques effectuées quand ce faisceau est incident sur la région noire et cette trame étant produite par les déviations de la direction de ligne et de la direction de champ, chacune d'entre elles comprenant une excursion de déviation suivie d'une excursion de retour, comprend des moyens pour produire des déviations dans au moins une des deux directions par une série de formes d'ondes de déviation, de forme appropriée pour amener ce faisceau, durant chaque excursion de déviation dans l'une des directions, à être dévié à un taux préaéterminé de déviation durant au moins deux périodes ; durant une de ces périodes le faisceau est dévié dans cette direction au moins à travers la région d'image utile et durant l'autre période le faisceau est dévié dans cette direction, alors qu'il est incident sur une région noire, le Gaz. de dé'4atioe dans cette cnrec- tion étant très - augmenté entre les périodes successives et des moyens étant prévus pour effectuer la- fixation du niveau de noir dans une période dans laquelle ce faisceau est incident sur une région de noir. De préférence, le nombre de périodes de déviation à ce taux prédéterminé est seulement deux et la période durant laquelle le faisceau est incident sur la région noire peut précéder ou suivre l'autre période. De préférence, cette direction est la direction du champ et, de préférence également, la durée de chaque période pendant laquelle le faisceau est incident sur la région de noir est celle de plusieurs périodes de lignes. Dans ce cas, la fixation est, de préférence, effectuée durant au moins une de ces périodes de ligne, de préférence durant deux périodes successives. Chaque opération de fixation occupe de préférence un temps légèrement inférieur au temps occupé par une excursion de ligne et est au moins approxima- tivement centrée sur celle-ci. Bien sûr, conformément à la pratique habituelle, la sortie vidéo provenant au tube est supprimée durant toutes les périodes de retour. Une forme d'onde de déviation nécessaire pour mettre en oeuvre la présente invention est tcut-à-fait simple et peut fa ci- lement être obtenue de n importe quelle manière connue. Une forme d'onde de déviation de direction de champ comme eela est nécessaire pour une caméra de télévision connue,quiàdéjà 'té décrite et expliquée en relation avec les figures let 2,est, bien sûr, une forme d'onde en dents de scie avec une partie s'inclinant brusquement vers le bas -la partie de retour de champ- suivie d'une partie inclinée vers le haut (la partie d'excursion de champ), l'amplitude de Tonde étant celle nécessaire pour fournir la dimension souhaitée de la trame dans la direction du champ.Pour modifier cette forme d'onde de la manière souhaitée afin de mettre en oeuvre la présente invention, il est suffisant de continuer la partie de retour de champ dans le flanc avant d'une partie d'impulsion "allant dans le sens négatif" (c'est-à-dire négative par rapport à la dent de scie non modifiée) pendant la durée au cours de laquelle le faisceau est incident sur une région de noir et dont le flanc arrière est suivi par une partie d'excursion de champ de. même pente que celle qu'elle aurait euesi ladite partie d'impulsion n'avait pas été fournie, la partie inférieure de cette partie d'impulsion ayant aussi la même pente. La présente invention est représentée et expliquée en relation avec les figures , et 4 des dessins ci-joints dans lesquels la figure 3 est un diagramme de même nature que celui de la figure 1 et la figure 4 est un graphique explicatif. Les mêmes références indiquent des parties semblables dans les figures let 3. Dans la figure p, le tube 1 avec sa région d'image 2 (sur la cible bien sûr, sur l'intérieur de la face d'extrémité du tube) son masque noir 3 (sur l'extérieur de la face d'extrémité du tube) et sa borne de sortie vidéo 4 sont tous comme dans la figure 1. Cependant, de plus, le système de bobine de déviation de champ est représenté schématiquement dans la figure 3 par une bobine FD. Le système de déviation de ligne n'est pas représenté ni dans la figure 1, ni dans la figure 3. La partie supérieure de la figure 4 représente de manière conventionnelle et ordinaire une onde en dents de scie de courant de déviation de champ telle que celle utilisée pour la déviation de champ dans une caméra de télévision connue, ordinaire. La partie FB brusquement descendante est le retour de champ et la partie inclinée vers le haut FE (représentée interrompue) est la partie d'excursion de champ. L'extrémité supérieure B de cette excursion correspond à la partie inférieure de la région balayée et l'extrémité inférieure T correspond à la partie supérieure.Dans une caméra ra de télévision ordinaire sans stabilisation de niveau de noir obtenue à l'aide d'un entourage noir pour la région d'image utile, B correspondrait à la partie inférieure de la région d'image utile et T à la partie supérieure si, comme on le -ose, la déviation de l'e;cursion de champ steffectuait vers le bas. La forme d'onde utilisée pour la mise en oeuvre de- la résente invention, comme appliquée à l'cenple de réalisation de la figure p, est représentée dans la partie inferleure de la figure *. Comme on le verra, elle diffère de celle de la partie supérieure de la figure Z par l'insertion de l'impulsion EP "allant dans le sens négatif". La partie de retour FB continue dans le flanc avant de cette impulsion "allant dans le sens négatif", le flanc arrière s'élevant sensiblement verticalement et ensuite eontinuant dans la partie FE qui a la môme pente que dans la partie supérieure de la figure 4. Le bas de la partie d'impulsion SP a également la même pente.Les dimensions de cette impulsion superposée EP ne sont pas critiques mais des chiffres pratiques sont pour la profondeur (dimension EPD) environ 10 % de l'amplitude de la forme d'onde non modifiée de la partie supérieure de la figure 4 et la largeur (dimension EPW) égale au temps mis par environ huit lignes consécutives dans le cas d'un système de télévision entrelacé à 625 lignes. Conformément à la pratique normale, la présence d'un débit vidéo dans les tubes est empêchée durant toutes les périodes de retour. Ceci est réalisé, comme dans la pratique des télévisions ordinaires, par l'impulsion de suppression habituelle appliquée au tube et qui supprime le rayon dans celui-ci, durant le retour. La suppression du retour, par rapport au retour de champ est indiquée par la dimension CU dans les deux parties de la figure 4. La fixation est effectuée durant le temps indiqué par la dimension EPW et de préférence durant au moins une période de ligne se produisant à ce moment -de préférence durant deux périodes de lignes successives se produisant à ce moment- chaque période de fixation étant effectuée pendant un temps quelque peu inférieur au temps occupé par une excursion de ligne et centré sur celle-ci. L'appareil représenté dans la figure p et qui va maintenant être décrit effectue une telle fixation durant deux périodes de lignes successives se produisant dans le temps représenté par la dimension EP4. Si le temps représenté par cette dimension EPW est celui de huit lignes successives, les deux périodes de lignes successives dans lesquelles la fixation est effectuée sont de préférence la quatrième et la cinquième ligne. Comme le montre à nouveau la figure p, les impulsions de déclenchement de champ dérivées d'une manière quelconque convenable du circuit d'attaque et de commande de déviation normalement prévu (non représenté) de la caméra sont appliquées -en 10 à toute forme convenable de compteur 11 qui compte les impulsions de déclenchement de ligne durant une déviation de champ, le compteur étant "is à zéro" à la fin de chaque retour de champ par des impulsions de déclenchement de champ obtenues de toute manière convenable et également non représentée et appliquées à la borne 12. Le compteur est agencé de toute manière convenable, qui ne nécessite aucune description ici, pour fournir deux impulsions de sortie successives se produisant, par exemple, près du commencement de la quatrième et de la cinquième ligne après la fin du retour de champ. Ces impulsions de sortie déclenchent un circuit monostable lp qui, en réponse à chaque déclenchement, produit une impulsion positive dont la longueur est plutôt inférieure à la durée d'une excursion de ligne -par exemple environ 60 ss d'une excursion de ligne. Le chronométrage des impulsions de sortie depuis 11 est tel que chaque impulsion positive depuis 13 est centrée sur une excursion de ligne.La sortie vidéo provenant de l'amplificateur de tête H est appliquée par l'intermédiaire d'un suiveur de cathode 8 et d'un condensateur 14 d'environ 1K F à un transistor à effet de champ (FLT) 15 à partir duquel la sortie à utiliser est prise en 7. Un second transistor FtT 16 est normalement bloqué. Les impulsions positives provenant de 15 sont couplées en continu dards le transistor PET 16 et sont suffisamment larges pour rendre ce transistor difficilement "passant" quand elles se produisent, ce transistor FssT étant rendu directement "bloqué" en leur absence. ;iinsi, durant chaque impulsion provenant de 13, les -signaux vidéo provenant de 4 sont fixés à leur niveau de noir qui est présent en 4 quand cette impulsion se produit. Un circuit de fixation qui vient d'être décrit et ayant les dimensions représentées dans la figure 3 est capable de "maintenir" le niveau de noir fixé pour une période de champ. I1 reste à décrire l'agencement destiné à produire la forme d'onde requise représentée dans la partie inférieure de la figure 2 pour le système de bobine de déviation de champ FD. Celuici comprend un générateur 17 d'ondes de courant en dents de scie ayant une forme quelconque connue et adapté pour produire une onde de courant en dents de scie qui est comme représentée dans la partie supérieure de la figure 4 et qui est appliquée au dispositif de déviation FD dont le circuit de retour à la terre se fait par l'intermédiaire d'une résistance 20. Le générateur 17 est commandé par des impulsions de déclenchement de champ appliquées en 18. Ces impulsions de déclenchement déclenchent également un circuit monostable 19 adapté, en réponse à chaque déclenchement, pour pro- duire une impulsion d tendon 'ampli u e E2D et de largeur EPW (figure A). Cette impulsion de tension est transformée en une imoul- sion de courant convenable par un générateur de courant 21 dont la sortie est appliquée par l'intermédiaire d'une résistance 22 au point de jonction du dispositif de déviation FD avec la résistance 20 et en tant que réaction au générateur de courant en dents de scie 17. On verra que, avec la présente invention, aucune difficulté ne provient du fait que le masQue n'est pas dans le plan image du tube, tandis que, de plus, il n'existe pas d'exigences critiques à satisfaire dans le positionnement du masque. Ceci est dû au fait que le niveau de noir qui est fixé est un niveau de noir qui existe dans une partie de "l'ombre" du masque qui est réellement obscure, c'est-à-dire non affectée par les effets de marge optique et analogues.De plus, même si la polarisation de lumière est appliquée afin de réduire le retard, le niveau de noir fixé ne sera pas affecté de manière défavorable car la polarisation de lumière élèvera le niveau de la région noire de laquelle le signal de fixation est dérivé de la même quantité que le reste de l'image et le rapport de contraste entre les niveaux blanc et noir -et ceci est le point important- sera maintenu même si la quantité de polarisation de lumière varie. Pour simplifier la description, la présente invention a été particulièrement décrite comme appliquée à fournir une fixation de niveau de noir pour la sortie vidéo de seulement un tube unique comme ce serait le cas, bien sûr, dans une caméra de télévision en noir et blanc. Dans le cas d'une caméra de télévision en couleurs, à laquelle, comme on l'a dit précédemment, l'invention est particulièrement applicable avantageusement -car dans de telles caméras des variations de niveau de noir différentielles sont particulièrement inacceptables- l'invention serait appliquée de manière similaire à tous les tubes.De même l'invention est spécialement utile pour une caméra ayant des tubes à cibles photoconductrices car avec de tels tubeS les variations de niveau de~noir sont plus promptes à se produire et procurent plus de dérangements lorsqu'elles existent Dans la description particulière, le masque a été représenté comme un masque encerclant, adapté pour fournir un entourage "d'ombre" pour la région d'image utile. En pratique, un tel masque sera généralement utilisé. Cependant, il sera maintenant apparent que le masque n'a pas besoin d'être théoriquement un masque encerclant car il est nécessaire théoriquement de fournir du noir seulement sur cette région depuis laquelle les signaux de fixation doivent être dérivés. Ainsi, dans l'exemple de réalisation spécifiquement décrit, en se référant aux figures 3 et 4, il serait théoriquement suffisant de prévoir un masque sous la forme d'une bande large noire horizontale pour produire une ombre au-dessus et adjacente au bord supérieur de la région image utile sur la cible. La présente invention n' est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'ôtre décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. REXENDICATIONS 1 - Caméra de télévision du type dans lequel la sortie de signal vidéo est produite par balayage de la cible dans un tube de caméra avec un faisceau d'électrons, conformément à une trame de lignes dc télévision couvrant une region qui comprend la région d'image utile et qui s'étend également dans la région noire qui est externe par rapport à la région d'image utile et adjacente à celle-ci, caractérisée en ce que la stabilisation du niveau de noir de la sortie de signal vidéo est obtenue par une fixation périodique effectuée quand le faisceau est incident sur la région de noir et ladite trame étant produite par des déviations~de direction de lignes et de direction de chmp, chacune d1 entre elles comprenant une excursion de déviation suivie par une excursion de retour et comprenant des moyens pour produire des déviations dans au moins une des deux directions par une série de formes d'ondes de dévié tion, de forme appropriée pour amener ledit faisceau, durant chaque excursion de déviation dans l'une desdites directions, à être dévié à un taux prédéterminé de déviation durant au moins deux périodes pendant l'une desquelles le faisceau est dévié dans ladite direction au moins à travers la région d'image utile et pendant l'autre d'entre elles le faisceau est dévié dans ladite direction pendant qu'il est incident sur une région noire, le taux de déviation dans cette direction étant très largement augmenté entre les périodes successives et des moyens étant prévus pour effectuer la fixation du niveau de noir dans une période pendant laquelle ce faisceau est incident sur une région noire. 2 - Caméra de télévision selon la revendication 1, caractérisée en ce que le nombre de périodes de déviation au taux prédéterminé est seulement deux et en ce que la période durant laquelle le faisceau est incident sur la région noire peut précéder ou suivre l'autre période. p - Caméra de télévision selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ladite direction est la direction de champ et de préférence également la durée ae chaque période pendant laquelle le faisceau est incident sur la région noire est celle de plusieurs périodes de lignes. 4 - Caméra de télévision selon la revendication p, caractérisée en ce que la fixation est effectuée durant au moins une de ces périodes de lignes. 5 - Caméra de télévision selon l'une quelconque des reven cations p ou 4, caractérisée en ce que la fixation est effectuée durant deux périodes de lignes successives. 6 - Caméra de télévision selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que chaque opération de fixation occupe un temps légèrement inférieur au temps occupé par une excursion de ligne et est au moins approximativement centrée sur celle-ci.