Brevet FR2178951A1 — publié le 19731116

La présente invention est relative à un dispositif analyseur d'image et, plus particulièrement, à un sembible dispositif dans lequel la distorsion d'image imputable au dispositif magnétique de focalisation dutube analyseur d'image se trouve diminuée. Dans un dispositif analyseur d'image en couleurs, il est de pratique courante d'engendrer des signaux d'image pour les couleurs primaires au moyen du tube analyseur d'image, lesdits signaux d'image étant superposés les uns au-dessus des autres en vue d'obtenir une image en couleurs dans le dispositif analyseur image. En pareil cas, une superposition défectueuse des signaux d'image entratne un décalage des images de couleurs primaires, ce qui se traduit par une mauvaise qualité des images. Un tel décalage des images de couleurs primaires résulte partiellement de la distorsion imputable au dispositif analyseur d'image comportant le tube analysaur d'image et les bobines disposées sur son pourtour. La distorsion dépend principalement de la zone de déviation du tube analyseur d'image, de telle sorte que le degré de distorsion se trouve déterminé par le système fonctionnel du tube analyseur d'image. Besqystèmes de focalisation pour le Vidicon, par exemple, utilisé comme tube analyseur d'image pour les caméras de télévision en couleurs, se départagent grosso modo en un type de focalisation électrostatique, un type de focalisation électromagnétique et une combinaison des types de focalisation électrostatique et électromagnétique, système dans lequel la focalisation électrostatique se superpose à la focalisation électromagnétique. Parmi eux, le type de focalisation électromagnétique et le type combiné sont caractérisés par une distorsion en S qui leur est spécifique.La distorsion des images de couleurs primaires se produit de façon caractéristique dans une caméra de télévision en couleurs dans laquelle il est fait usage d'un Vidicon du type combiné pour le canal de luminance qui requiert une haute résolution, tandis que le Vidicon du type à focalisation électrostatique est utilisé pour les canaux de chrominance. La présente invention a donc pour objet d'éliminer le décalage des images de couleurs primaires en réduisant la distorsion en S qui se produit souvent ins le dispositif analyseur d'image du type à focalisation électromagnétique ou du type à focalisation combinée. Par ailleurs, la présente invention vise à éliminer le décalage de l'image en réduisant la distorsion en S qui est spécifique au dispositif analyseur d'image du type à focalisation électromagnétique ou du type à focalisation combinée, et ce sans affecter négativement le pouvoir de résolution. Conformément à la présente invention, le dispositif analyseur d'image comporte un tube analyseur d'image comprenant une couche photoconductrice et des bobines de déviation et de focalisation qui sont disposées sur le pourtour du tube analyseur d'image envue d'engendrer un champ magnétique de déviation et un champ magnétique de focalisation, respectivement, dans le tube analyseur d'image, moyennant quoi l'intensité du champ magnétique de focalisation en un point de l'axe du tube oW l'intensité du champ magnétique de déviation dd à la bobine de déviation atteint sa valeur maximale, n'excède pas 80% de l'intensité maximale du champ magnétique de focalisation sur l'axe du tube, le point de l'axé du tube où l'intensité du champ magnétique de focalisation atteint une valeur maximale se situant à l'opposé de ladite couche photoconductrice du tube analyseur d'image par rapport audit point où l'intensité du champ magnétique de déviation est à son maximum. Les autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparattront plus clairement au cours de la, description détaillée qui suit, laquelle est faite en référence au dessin ci-annexé, sur lequel La figure la est une vue schématique des éléments essentiels du dispositif analyseur d'image conforme aux principes de la présente invention la figure lb est un diagramme illustrant la distribution de l'intensité des champs magnétiques dûs aux bobines de focalisation et de déviation représentées sur la figure la ; les abréviations signifient ce qui suit : I.C.M. = intensité du champ magnétique la figure 2 est un diagramme illustrant la distribution de l'intensité des champs magnétiques engendrés par divers types de bobines de focalisation fabriquées à titre expérimental pour démontrer les avantages du dispositif analyseur d'image conforme à la présente invention ; les abréviations signifient cé qui suit : I,C,M,F, (G) = intensité du champ magnétique de focalisation (exprimée en gauss) la figure 3 est un diagramme illustrant la relation existant entre la distorsion en S et le rapport entre l'intensité du champ magnétique de focalisation en un point oW l'intensité de chaque champ magnétique de déviation tel que représenté sur la figure 2 atteint sa valeur maximale et 1' intensité maximale du champ magnétique de focalisation ; les abréviations signifient ce qui suit : D. en S. = distorsion en S. En référence tout d'abord à la figure la, la référence 1 désigne un tube analyseur d'image du type photoconducteur appelé "vidicon" (ledit tube analyseur d'image étant ddsigné ci-après sous le terme de vidicon), la référence 2 une perforation de disque pour concentrer les faisceaux électroniques émis à partir de la cathode disposée sur le côté du queusot à l'intérieur du vidicon, ladite perforation constituant le foyer du système de lentille électronique, et la référence 3 une couche photoconductrice qui est disposée sur le cEté récepteur de la lumière du vidicon 1 et qui constitue une surface de formation d'image du système de lentille électronique.La référence 4 désigne l'anneau de l'anticathode destiné à recevoir un courant de signalisation de support d'image en provenance de la couche photoconductrice 3 du vidicon 1, la référence 5 une bobine de déviation qui est disposée sur le pourtour du vidicon 1, et la référence 6 une bobine de concentration ou focalisation qui est également disposée sur le pourtour du vidicon le La distribution de l'intensité du champ magnétique dt à la bobine de déviation 5 et à la bobine de focalisation 6 est représentée par le trait discontinu 7 et le trait plein 8 sur la figure lb, respectivement. Dans le dispositif analyseur d'image tel que décrit ci-dessus, les faisceaux électroniques émis par la cathode et délimités par la perforation de disque 2 se trouvent concentrés par le champ magnétique de focalisation créé par la bobine de focalisation 6 d'une part et, d'autre part, déviés par le champ magnétique de déviation créé par la bdine de déviation 5. Les faisceaux électroniques ainsi déviés balayent la surface de la couche photoconductrice 3, avec pour résultat le fait qu'un courant de signal d'image représentant la luminance de l'objet est obtenu à partir de l'anneau de l'anticathode 4 qui est relié à la couche photoconductrice 3.L'aberration de la distorsion en S et l'aberration de sphéricité qui se produisent en pareil cas sont analysées par les équations ci-après sur la base d'une troisième équation d'aberration d'après laquelle la trajectoire électronique est déterminée par un procédé d'optique électronique, en ne tenant compte que du système de focalisation. ou' e(Zl) représente le coefficient d'aberration de. la distorsion en S, B(Z1) le coefficient d'aberration de sphéricité, Z l'axe du tube analyseur d'image ou l'axe central de la lentille électronique du vidicon 1, Z0 la coordonnée de l'axe Z sur la perforation de dilue ou foyer, Z1 la coordonnée sur l'axe Z de la couche photoconductrice ou surface de formation d'image, Z2 la coordonnée sur l'axe Z ou en un point situé de l'autre c3té de la couche photoconductrice 3 où l'intensité du champ magnétique de déviation créé par la bobine de déviation 5 sur le pourtour du vidicon 1 est suffisamment petite, et u'1 et u'2 qui sont des dérivées du premier ordre par rapport à Z.Etant donné que la distorsion est délimitée dans la zone de déviation, l'intégration du coefficient d'aberration de la distorsion en S de l'équation (1) s'étend de Z2 à Z1. De mimez , P, Q, L, M et N sont obtenus à partir des-équations suivantes où H et # représentent l'intensité du champ magnétique de focalisation et le potentiel électrique sur l'axe Z, #" et H" étant des dérivées du deuxième ordre par rapport à Z, e la charge d'un électron, mO le mode de repos d'un électron, ;;"" la dérivée du quatrième ordre par-rapport à Z, C la vitesse de la lumière, et ul et u2 sont des solutions harmoniques inde'pendantes sur une orbite paraxiale avec les deux conditions énoncées ci-dessous ou B est la coordonnee de la surface de l'iris du système à lentille électronique du tube analyseur d'image, ul(Z) et u2(Z) représentent, respectivement, une ligne rectiligne et une parabole, et où ul et u2 répondent approximativement à l'équation (3) bien que leurs valeurs exactes soient obtenues en résolvant une équation concernant l'orbite paraxiale. Le symbole Zd représente, comme sur la figure lb, la coordonnée en un point de l'axe Z où l'intensité du champ magnétique de déviation créé par la bdine de déviation 5 atteint sa valeur maximale. Il est également supposé que IRnax représente la valeur maximale de l'intensité du champ magnétique de focalisation et que Hd représente l'intensité du champ magnétique de focalisation de la coordonnée Zd sur l'axe Z où l'intensité du champ magnétique de déviation est à son maximum dans l'axe du tube. En référence maintenant à a figure 2, on va prendre en considération cinq types hypothétiques de dispositifs analyseurs d'image : le type A avec un rapport d'environ 100% entre Rd et Hmax ; le type B avec un rapport d'environ 9 entre Hd et Hmax comme dans les dispositifs du type courant ; les types C et D avec un rapport de 80%, ou au-dessous comme dans le cas de la présente invention, entre Hd et Amas, les types A à D constituant un type de focalisation combiné de dispositifs analyseurs d'image et, enfin, le type E comportant un tube analyseur à focalisation électrostatique dont le champ magnétique de focalisation est nul. Les coefficients d'aberration de la distorsion en S e(Zl) de ces dispositifs analyseurs d'image sont calculés en fonction de l'équation (1). Les bobines de concentration ou focalisation qui présentent des caractéristiques de distribution du champ magnétique de focalisation analogues à celles des types A à D, ainsi qu'il est représenté sur la figure 2, sont fabriquées à titreexpérimental, chaque bobine de focalisation étant montée, conjointement avec la méme bobine de déviation, sur le vidicon, de manière à pouvoir mesurer une distorsion dans chaque vidicon. Les valeurs théoriques des coefficients d'aberration de distorsion en S e(Zl) et les mesures de distorsion dans lesdits types de vidicon sont portées dans le tableau 1 ci-dessous. VAR2AU I Types de champ Valeurs calcu- Distorsion (mesures) magnétique de lées de e(Zl) Distorsion Distorsion focalisation totale en S À 0,103 3,17 1,92 B 0,088 2,38 1,13 C 0,024 1,50 0,25 D 0,005 1,25 0 E 0 1,25 0 Chacune des valeurs de distorsion portées dans le tableau 1 est mesurée en termes du nombre de lyRes de balayage de télévision et représente une moyenne calculée sur plusieurs vidicons dans lesquels se produisent les distorsions les plus importantes. Les distorsions mesurées en fonction des dispositifs analyseurs d'image à focalisation combinée des types A à D décrites dans le tableau 1 comportent les distorsions autres que celles en S. Etant donné que la distorsion en S est spécifique des dispositiSs analyseurs d'image du type électromagnétique et du type à focalisation combinée, le dositif analyseur d'image électrostsique tel que celui du type E ne comporte aucune distorsion en S. En conséquence, chaque valeur des distorsions en S caractéristiques des types A à D est exprimée comme étant la valeur de distorsion de chacun des types A à D dont se trouve retranchée la viveur de distorsion du type E. Les résultats des essais démontrent qu'il existe un rapport tel entre la distorsion en S et la valeur théorique du coefficient d'aberration de distorsion en S e(Zl), que la distorsion en S se trouve réduite lorsque le coefficient d'aberratinn de distorsion en S e(Z1) est diminué. Afin d'étudier l'effet de la distorsion en S sur le rapport existant entre le champ magnétique de déviation et le champ magnétique de focalisation pour chacun des types A à E, lton peut utilement ae reporter à la figure 3 où l'abscisse représente le rapport entre l'intensité d'un champ magnétique de focalisation Hd au point Zd et 11 intensité maximale du champ magnétique de focalisation Hmax, cependant que l'ordonnée représente la valeur de la distorsion en S en termes du nombre de lignes de balayage, On peut constater sur ladite figure 3 le fait bien oonnu que la distorsion en S de 0,5 ligne de balayage ou au-dessous est pratiquement négligeable lorsque le rapport entre Rd et R"ax ne dépasse pua8 80%. On peut en conclure que les distributions des champs magnétiques de focalisation telles' que décrites dans les types O, D et 3 sont parfaitement bien adaptées pour des applications pratiques.En référence à nouveau à la figure 2, il doit outre bien entendu que les types C et D présentent une forme de distribution accusée du champ magnétique de focalisation, se caractérisant par le fait que le point où l'intensité du champ magnétique de focalisation atteint sa valeur maximale se situe de l'autre côté de la couche photoconductrice du tube analyseur d'image tel que regardé à partir de la coordonnée Zd sur l'axe du tube où l'intensité du champ magnétique de déviation est à son maximum. Les résolutions des types de vidicons A à E avec des distributions correspondantes du champ magnétique de focalisation ont été évaluées par des mesures effectives et par le calcul de la valeur de la courbe de réponse. La valeur de la courbe de réponse associée à quatre cents lignes de balayage a été calculée en obtenant tout d'abord le coefficient d'aberration de sphéricité B(Z,) à partir de l'équation (2), puis en chiffrant le diamètre d'un sceau d'électrons légèrement décalé de la trajectoire paraxiale au moyen du coefficient d'aberration de sphéricité B(Z1). D'autre part, la valeur de la courbe de réponse au centre d'une image-écran a été effectivement mesurée en fonction de plusieurs vidicons pour chaque type, afin d'obtenir une moyenne valable. La valeur de la courbe de réponse ainsi obtenue pour chaque type de vidicon se trouve e exposée crans le tableau 2 ci-dessous. TABLEAU 2 Types de champ Valeur de la courbe de réponse (%) magnétique de focalisation Valeurs calculées Mesures A 34,5 34,0 B 37,5 34,5 c 37,5 37,5 D 35,2 32,0 E 1 31,5 30,0 I1 ressort des résultats exposés dans le tableau 2 ci-dessus que la valeur de la courbe de réponse pour les types B et C est supérieure à celle des autres types de vidicons pour ce qui concerne la valeur calculée, tandis que le type C est supérieur au type B pour ce qui concerne la valeur mesurée de la valeur de la courbe de réponse.Il est possible d'améliorer la résolution du vidicon du type B en lui aXoignant la bobine de focalisation du type C en lieu et place de la bobine de focali oetioncourante montée sur le vidicon du type B. Bien que le dispositif récepteur d'image conforme à la présente invention et tel que décrit ci-dessus comporte un vidicon comme tube analyseur d'image, il est bien évident que la présente invention ne se limite pas à un tel type de tube analyseur d'image, pouvant également s'appliquer à d'autres types retubes analyseurs d'image tels qu'un Plumbicon. En outre, la présente invention couvre non seulement le dispositif analyseur d'image décrit ci-dessus, mais également un lecteur de caractères optiques ou autres dispositifs apparentés qui requièrent un dispositif analyseur d'image ne présentant saune distorsion négligeable. Ainsi qu'il a été exposé ci-dessus, la présente invention se caractérise par le fait que l'intensité du champ magnétique de focalisation en un point de l'axe du tube où l'intensité du champ magnétique de déviation imputable à-la bobine de déviation atteint sa valeur maximale ne dépasse pas 80% de l'intensité maximale du champ magnétique de focalisation sur l'axe du tube, et le point sur l'axe du tube où l'intensité du champ magnétique de focalisation atteint sa valeur maximale se situe de l'autre côté de la couche photoconductrice telle que regardée à partir du point où l'intensité du champ magnétique de déviation est à son maximum. C'est pour cette raison que le dispositif analysaur d'image conforme à la présente invention a pour avantage le fait que la distorsion en S spécifique au dispositif analyseur d'image du type à focalisation électromagnétique ou du type à focalisation combinée se trouve réduite à un niveau pratiquement négligeable, et ce sans affecter négativement le pouvoir de résolution. Un autre avantage propre à la présente invention comparativement au dispositif analyseur d'image du type classique réside dans le fii util est possible d' éliminer le décalage des images couleurs qui résultent souvent de la superposition des images lorsqu'on utilise des vidicons du type à focalisation combinée et du type à focalisation électrostatique, respectivement, pour les canaux de luminance et de chrominance, c'est-à-dire le décalage des images couleurs qui se produit par suite de l'utilisation de tubes analyseurs d' image comportant plusieurs types de focalisation dans une caméra de télévision. REVEldDICAXIGYr Dispositif analyseur d'image comportant un tube analyseur d'image qui est pourvu d'une couche photoconductrice et de bobines de déviation et de focalisation qui sont disposées sur le pourtour dudit tube analyseur d'image afin d'engendrer un champ magnétique de déviation et un champ magnétique de focalisation, respectivement, dans ledit tube analyseur d'image, caractérisé par le fait que l'intensité du champ magnétique de focalisation en un point sur l'axe du tube où l'intensité du champ magnétique de déviation dA à la bobine de déviation atteint sa valeur maximale ne dépasse pas 80% de l'intensité maximale du champ magnétique de focalisation sur ledit axe du tube, et par le fait que le point sur l'axe du tube où l'intensité du champ magnétique de focalisation atteint sa valeur maximale se situe à l'opposé de ladite couche photoconductrice du tube analyseur d'image par rapport audit point oW l'intensité du champ magnétique de déviation atteint sa valeur maximale.