Brevet FR2551264A1 — publié le 19850301

La présente invention concerne les tubes à rayons cathodiques, et elle s'applique plus spécialement, dans des conditions appropriées, à un tube capteur d'images du type mise au point électrostatique-déviation électrostatique par exemple. Les tubes capteurs d'images du type mise au point magnétique-déviation magnétique ou du type mise au point électrostatiquedéviation magnétique sont bien connus dans la technique. Généralement, avec ces tubes capteurs d'images, il est possible d'obtenir de bonnes caractéristiques lorsque la longueur du tube est 10 grande Toutefois, si le tube capteur d'images est utilisé dans une caméra vidéo de petite taille par exemple, la longueur du tube est de préférence courte, car la camera vidéo peut etre fabriquée de manière compacte dans son ensemble. Lorsque le tube capteur d'images est utilisé dans 15 une caméra vidéo de petite taille, la consommation électrique est de préférence faible. Eu égard aux circonstances ci-dessus mentionnées, un but de l'invention est de proposer un tube à rayons cathodiques qui est compact et de poids léger et qui possède une faible consom20 mation électrique sans détérioration des caractéristiques. Pour réaliser le but ci-dessus, le tube à rayons cathodiques selon l'invention comprend: une enveloppe; une source de faisceau électronique placée à une première extrémité de l'ampoule; une cible placée à une autre extrémité de l'ampoule en regard de 25 la source de faisceau électronique;uneélectrode en forme de grille disposée en regard de la cible; et un moyen formant des lentilles électrostatiques qui est placé entre la source de faisceau électronique et l'électrode en forme de grille, le moyen formant les lentilles possédant une première électrode, une deuxième électrode et une 30 troisième électrode respectivement disposées le long du trajet du faisceau électronique afin de focaliser le faisceau électronique, la deuxième électrode étant divisée en quatre configurations du type flèche ou zigzag afin de dévier le faisceau électronique. La description suivante, conçue à titre d'illustration 35 de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses 255 1264 caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est une vue en coupe d'un tube à rayons cathodiques constituant un mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est un grossissement des électrodes G 3, G 4, G 5 de la figure 1; la figure 3 est un schéma représentant la surface équipotentielle des lentilles électrostatiques formées par le tube à rayons cathodiques dans le mode de réalisation; les figures 4 A et 4 B sont des diagrammes illustrant l'effet de lentille de l'invention; la figure 5 est un graphe montrant la relation existant entre les aberrations du faisceau et la longueur du tube; et la figure 6 est une vue en coupe d'une partie 15 principale d'un autre mode de réalisation de l'invention. On va maintenant décrire, en relation avec la figure 1, un mode de réalisation de l'invention Celui-ci est un exemple d'application de l'invention à un tube capteur d'images du type mise au point électrostatique-déviation électrostatique (type S-S). 20 Sur la figure 1, le numéro de référence 1 désigne une ampoule de verre, le numéro 2 une plaque faciale, le numéro 3 un écran constituant une cible (écran photoconducteur), le numéro 4 de l'indium servant à assurer l'étanchéité à froid, et le numéro 5 une bague métallique Sur l'écran cible 3, est appliquée une tension 25 de polarisation, par exemple plus+ 50 V Le numéro 6 désigne une électrode en forme de tige servant à prélever le signal-, l'électrode traversant la plaque faciale 2 et étant en contact avec l'écran cible 3. G 6 désigne une électrode en forme de grille montée sur un support de grille 7 L'électrode en forme de grille G 6 est connectée via le support de grille 7 et l'indium 4 à la bague métallique 5 Une tension prescrite, par exemple + 950 V, est appliquée à l'électrode en forme de grille G 6 via la bague métallique 5. Sur la figure 1, K, G 1 et G 2 désignent respectivement une cathode, une première électrode de grille et une deuxième élec35 trode, constituant toutes ensemble un canon à électrons L'électrode G 1 et l'électrode G 2 sont respectivement alimentées en tensions, par 2551264 i exemple à + 4 V et + 320 V Le numéro 8 désigne une perle de verre servant à la fixation de ces électrodes LA désigne un dispositif de limitation d'ouverture du faisceau. Sur la figure 1, G 3, G 4 et G 5 désignent respectivement une troisième électrode de grille, une quatrième électrode de grille et une cinquième électrode de grille, correspondant à la première, à la deuxième et à la troisième électrode cylindrique de l'invention. Ces électrodes sont faites selon un procédé tel que l'on fait évaporer ou on plaque un métal, comme le chrome ou l'aluminium, sur la face interne de l'ampoule de verre 1, après quoi on forme des configurations voulues par découpage laser ou photo-incision Dans l'invention, le système d'électrodes de focalisation est constitué par les électrodes G 3, G 4 et G 5, l'électrode G 4 servant en outre d'électrode de déviation. L'électrode G 5 est connectée à une couche conductrice 15 10 formée à la surface d'une bague de céramique 11 qui est collée de manière étanche par frittage (référence 9) à une extrémité de l'ampoule de verre 1 La couche conductrice 10 est formée par frittage d'une pâte d'argent par exemple Une tension prescrite,par exemple + 500 V, est appliquée à l'électrode G 5 via la bague de céramique 11. Sur la figure 1, les électrodes G 3, G 4 et G 5 sont formées de la manière présentée sur la vue grossie de la figure 2 Ainsi, l'électrode G 4 est faite de configurations o quatre électrodes H+, H, V+ et V sont isolées et entrelacées et sont alternativement disposées (configurationsen forme de flèche ou de zigzag) Des fils 25 conducteurs 12 H+, 12 H_, 12 V+ et 12 V venant des électrodes H+, H_, V+ et V sont également formés sur la face intérieure de l'ampoule de verre 1 en même temps que sont formées les électrodes Les fils conducteurs 12 H+, 12 H, 12 V+ et 12 V sont isolés vis-à-vis de l'électrode G 3 et croisent le trajet de celle-ci Sur la figure 2, 30 SL désigne une fente servant à empêcher que l'électrode G 3 ne s'échauffe lorsque les électrodes G 1 et G 2 sont chauffées depuis l'extérieur du tube en vue de l'établissement du vide. Sur la figure 1, le numéro 13 désigne un ressort de contact dont une extrémité est connectée à une tige 14, l'autre 35 extrémité du ressort 13 étant en contact avec les fils conducteurs 12 H+, 12 H_, 12 V+ et 12 V_ Le ressort et la tige sont associés à chacun des fils conducteurs 12 H+, 12 H, 12 V+ et 12 V_ Les électrodes H+et H destinées à constituer l'électrode G 4 reçoivent par la tige, le ressort et les fils conducteurs 12 H+, 12 H une tension prescrite, par exemple une tension de déviation horizontale, qui varie à partir de la tension centrale, soit + 13 V, de manière symétrique à l'intérieur d'un intervalle allant de + 50 V à 50 V. Les électrodes V et V reçoivent également via la tige, le ressort + et les fils conducteurs 12 V+ et 12 V une tension prescrite, par exemple une tension de déviation verticale, qui varie à partir de 10 la tension centrale, soit + 13 V, à l'intérieur d'un intervalle compris entre + 50 V et 50 V. De plus, sur la figure 1, le numéro 15 désigne un ressort de contact dont une extrémité est connectée à une tige 16, l'autre extrémité du ressort 15 étant connectée à l'électrode G 3. Unetension voulue, par exemple + 500 V, est appliquée à l'électrode G via la tige 16 et le ressort 15. 3. Sur la figure 3, la ligne en trait interrompu représente la surface équipotentielle des lentilles électrostatiques formées par les électrodes G 3 à G 6, et la mise au point du faisceau 20 électronique Bmest effectuée par les lentilles électrostatiques. La lentille électrostatique formée entre les électrodes G 5 et G 6 corrige l'erreur d'arrivée La surface équipotentielle représentée par la ligne en trait interrompu de la figure 3 exclut le champ électrique de déviation E de l'électrode G 4. La déviation du faisceau électronique B est m effectuée par le champ électrique E de l'électrode G 4. Bien que la mise au point électrostatique soit réalisée par les trois électrodes G 3, G 4, G dans l'exemple cidessus, le nombre d'électrodes n'est pas limité à celui-ci. Dans le type S-S représenté sur la figure 1, on peut raccourcir la longueur du tube sans produire aucun défaut par comparaison à d'autres. Dans le type mise au point électrostatique-déviation magnétique (type S-M) et le type mise au point magnétique-déviation 35 magnétique (type M-M) par exemple, la déviation est effectuée par le champ magnétique Si un électron est dévié par un champ magnétique, l'énergie cinétique de l'électron ne varie pas, mais sa composante de vitesse suivant la direction axiale diminue pendant la déviation, ce qui conduit à une courbure du champ de l'image, de sorte qu'un défaut de mise au point se produit dans la partie périphérique de l'écran formant la cible On corrige ordinairement le défaut de mise au point par une Localisation dynamique, mais, si la longueur du tube est courte, l'angle de déviation augmente, de même que la courbure du champ d'image, si bien que la correction est rendue plus nécessaire Dans la déviation magnétique, le centre de dévia10 tion varie en fonction de l'amplitude de déviation et, si la longueur du tube est courte, l'angle de déviation augmente, de même que la variation du centre de déviation Si, dans cet état, on corrige l'angle d'arrivée par une lentille de collimation, la caractéristique de l'angle d'arrivée se détériore De plus, dans le type S-M 15 et le type M- M, la puissance électrique de déviation est approximati2 vement proportionnelle à 1/(longueur du tube) et, par conséquent, si la longueur du tube est courte, la consommation électrique nécessaire à la déviation augmente de façon forte importante. Au contraire, dans le type mise au point magnétique20 déviation électrostatique (type M-S) et le type mise au point électrostatiquedéviation électrostatique (type S-S), la déviation est réalisée par un champ électrique et, par conséquent, si la longueur du tube est courte, la difficulté ci-dessus indiquée n'apparaît pas, comme c'était le cas avec la déviation magnétique. 25 De plus, dans le type M-M et le type M-S, la puissance électrique nécessaire à la mise au point est proportionnelle à 1/(longueur du tube)2 et, par conséquent, si la longueur du tube est courte, la consommation électrique nécessaire pour la mise au point augmente de façon forte importante. Par conséquent, ce n'est que pour le seul type S-S que la longueur du tube peut être raccourcie sans que ceci produise en principe aucune difficulté. La demanderesse a en outre étudié le type S-S et, en résultat, elle est arrivée à la conclusion que, à moins que la 35 longueur du tube ne soit raccourcie jusqu'à un certain point, les caractéristiques se détériorent. 2551264; Ceci va être expliqué en relation avec la figure 4. Les paramètres permettant de déterminer les caractéristiques du type S-S sont la longueur x de l'électrode G 4 (électrode de déviation), la distance y séparant le dispositif LA 5 de limitation d'ouverture du faisceau et le centre de l'électrode G 4, et la longueur du tube t (distance entre le dispositif LA de limitation d'ouverture du faisceau et l'électrode en forme de grille G 6). Si la longueur du tube ú est grande, lorsque le 10 faisceau électronique B entre dans la lentille électrostatique m représentée sur la figure 4 A, le diamètre du faisceau est augmenté de l'angle de divergence y, et, par conséquent, l'aberration du faisceau électronique au niveau de la mise au point sur l'écran cible augmente en fonction de l'aberration de la lentille Pour améliorer 15 cette situation, il faut faire entrer le faisceau électronique B m dans la lentille électrostatique avant qu'il ait beaucoup divergé. Par exemple, on diminue la distance y de la manière présentée sur la figure 4 B Toutefois, dans ce cas, le centre de la lentille électrostatique se déplace jusqu'à c 8 té du dispositif LA de limi20 tation d'ouverture du faisceau et le grossissement devient important (par exemple 2,0 ou plus), si bien que le diamètre du dispositif LA de limitation d'ouverture du faisceau doit être diminué, ceci n'étant pas préférable du point de vue de la fabrication. Au contraire, si la longueur du tube 1 est courte, 25 le faisceau électronique B entre dans la lentille électrostatique m avant d'avoir beaucoup divergé, si bien que l'aberration est supprimée. Toutefois, si l'on donne au tube une longueur t trop courte, puisque l'angle de déviation devient grand, l'erreur d'arrivée doit être corrigée par augmentation de l'amplitude de colli30 mnation, ce qui a pour effet d'augmenter l'aberration reposant sur la distorsion de la lentille de collimation. Par conséquent, dans le type S-S, à moins que la longueur du tube ne soit raccourcie jusqu'à un certain point, les caractéristiques se détériorent. La figure 5 montre les caractéristiques d'aberration apparaissant lorsque l'on fait varier la longueur du tube i pour des valeurs prescrites de x et y, O étant le diamètre du tube Sur la figure 5, la ligne A en trait continu, la ligne B en trait interrompu, la ligne C pointillée et la ligne D doublement pointillée présentent respectivement les caractéristiques d'aberration pour les valeurs suivantes: x = 1/3 e 1/10, y = 1/2 ú 1/10; x = 1/31 + 1/10 Y, y = 1/2 t 1/10; x = 1/3 t 1/10 Q, y = 1/2 t; et x = 1/3 + 1/10 ú, y = 1/2 t. On voit sur la figure 5 que la longueur Z du tube peut de préférence être comprise entre 20 et 40 pour le type S-S. Au contraire du type S-S tel que ci-dessus décrit, le type M-M existant en pratique présente une valeur de e qui est égale à 40 ou plus, et le type S-M présente une valeur de qui est comprise entre 40 et 50 Le type M-S peut avoir une valeur de t égale à 30, mais on ne peut alors ignorer la puissance consommée pour la 15 mise au point. Par conséquent, pour minimiser la consommation électrique sans détériorer les caractéristiques, on peut raccourcir la longueur du tube de la manière la plus importante en adoptant le 20 type S-S. Par conséquent, avec une structure de type S-S telle que présentée sur la figure 1, on peut raccourcir la longueur ú du tube sans détériorer les caractéristiques, tandis que la bobine de déviation et la bobine de mise au point ne sont pas nécessaires, le 25 tube à rayons cathodiques ainsi obtenu étant compact et d'un poids léger De plus, puisque la déviation et la mise au point s'effectuent électrostatiquement, il n'y a qu'une faible consommation électrique. Dans le mode de réalisation présenté sur la figure 1, on fait adhérer du métal sous forme de certaines configu30 rations à la surface interne de l'ampoule de verre de façon à former les électrodes Par conséquent, le diamètre de la lentille de collimation peut être rendu approximativement égal au diamètre interne de l'ampoule de verre Si l'on raccourcit la Iongueur du tube, l'angle de déviation augmente, de sorte qu'il faut renforcer la 35 lentille de collimation Toutefois, puisque le diamètre de la lentille de collimation peut être rendu aussi grand que ci-dessus 2551264 ' indiqué, même si la lentille de collimation est renforcée, les aberrations n'augmentent pas et la caractéristique d'angle d'arrivée ne se détériore pas. Pour appliquer la tension à l'électrode GS, comme cela est représenté dans un autre mode de réalisation sur la figure 6, on peut appliquer de manière étanche par frittage (référence 17) une bague de céramique 18 dont la surface est revêtue d'une couche conductrice, par exemple une pâte d'argent ou un matériau analogue, à mi-distance de l'ampoule de verre l en regard de l'électrode G 5, 10 la tension étant appliquée via la bague de céramique 18 Bien que ceci ne soit pas indiqué sur la figure 6, il est possible de percer un trou dans l'ampoule de verre 1 en regard de l'électrode G 5 et de souder une broche métallique ou d'installer une fritte conductrice de façon à appliquer la tension à l'électrode G via la broche 15 métallique ou la fritte conductrice. Alors que les modes de réalisation ci-dessus décrivent l'application de l'invention au tube capteur d'images du type S-S, l'invention ne s'y limite pas, mais peut être appliquée également à des tubes à rayons cathodiques tels que-tube de stockage, 20 tube convertisseur de balayage, etc. Selon l'invention ci-dessus décrite, puisque le tube à rayons cathodiques est constitué suivant le type S-S, il est possible de raccourcir la longueur L du tube sans détériorer les caractéristiques et, de plus, la bobine de déviation et la bobine 25 de mise au point ne sont pas nécessaires, si bien que le tube à rayons cathodiques ainsi obtenu est compact et d'un poids léger. De plus, puisque la déviation et la mise au point s'effectuent électrostatiquement, il ne faut prévoir qu'une faible consommation électrique Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir des dispositifs dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses autres variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Tube à rayons cathodiques, caractérisé en ce qu'il comprend a) une enveloppe ( 1); b) une source (K, G 1, G 2) de faisceau électronique disposée à une extrémité de l'ampoule; c) une cible ( 3) disposée à une autre extrémité de l'ampoule, en regard de ladite source de faisceau électronique; d) une électrode en forme de grille (G 6) disposée 10 en regard de la cible; et e) un moyen (G 3, G 4, G) formant des lentilles électrostatiques disposé entre ladite source de faisceau électronique et ladite électrode en forme de grille, ledit moyen formant des lentilles comportant une première électrode (G 3), une deuxième 15 électrode (G 4) et une troisième électrode (G 5) respectivement disposées le long du trajet du faisceau électronique de façon à focaliser ledit faisceau électronique, la deuxième électrode (G 4) étant divisée en quatre configurations en forme de flèche ou de zigzag afin de dévier le faisceau électronique. 2 Tube à rayons cathodiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur t-existant entre ladite source de faisceau électronique et ladite électrode en forme de grille est t ajys_,à 5 jjsrem j jI a de mise au point ne sont pas nécessaires, si bien que le tube à rayons cathodiques ainsi obtenu est compact et d'un poids léger. De plus, puisque la déviation et la mise au point s'effectuent électrostatiquement, il ne faut prévoir qu'une faible consommation