Brevet FR2647954A1 — publié le 19901207

TUBE ELECTRONIQUE DE VISUALISATION A INDEXATION DE FAISCEAU, A FAISCEAUX MULTIPLES L'inventlon concerne la fabrication des tubes électroniques de visualisation dits "à indexation de falsceau". Les tubes de visualisation d'images en couleurs sont particulièrement concernés. Un tube électronique de visualisation comprend un écran de visualisation sur lequel sont déposés des luminophores (en anglais "phosphors") qui ont la proprlété démettre de la lumière lorsqu'ils sont frappés par un faisceau d'électrons, l'intensité lumineuse étant d'autant plus importante que l'intensité du faisceau est Importante. La couleur d'émission du luminophore dépend du matériau qul le constltue. On utilise en général des triades de luminophores comprenant un luminophore rouge, un vert et un bleu. Un canon à électrons émet un faisceau d'électrons qui balaye la surface de l'écran et qui est modulé en intensité par un signal vidéo de manière que chaque point de l'écran s'illumine avec une intensité désirée. L'écran est subdivisé en points d'image qui sont définis par des zones de luminophores placés à ces points. Ces zones de luminophores de formation d'image peuvent être réparties de plusleurs manières. Dans les tubes à indexation de faisceau les zones élémentaires sont normalement des bandes parallèles de lumlnophores s'étendant chacune sur toute la hauteur de l'écran perpendiculairement aux lignes de balayage du falsceau électronique. Les bandes de luminophores sont séparés les unes des autres par des zones opaques. C'est ce qui permet de différencler les couleurs et de conserver leur pureté lorsque des luminophores émettant dans des couleurs différentes sont Juxtaposés sur l'écran. Les tubes à indexation de faisceau sont des tubes dans lesquels le faisceau d'électrons passe au cours de son balayage sur des bandes d'indexation qui sont des bandes de luminophores ne participant pas à la formation de l'image; ces luminophores émettent seulement de la lumière (en général en ultraviolet) vers un détecteur qui repère ainsi le passage du falsceau à des points blen déterminés de sorte qu'on peut savoir à tout moment où est le faisceau et définir en conséquence le slgnal vidéo â appliquer. Les tubes à indexation de faisceau servent notamment à la réalisation d'un afflchage en couleurs avec un seul canon à électrons. La figure 1 représente la constitution la plus simple d'un tube de visualisation à indexation de faisceau. On y reconnait l'enveloppe 10 du tube, le canon à électrons 12, l'écran de visualisation 14 qui est une plaque de verre plane recouverte d'une couche de luminophores 16 (bandes de luminophores de couleurs alternées séparées par des bandes opaques 17). La couche de luminophores est recouverte d'une couche d'aluminium 18 qui a plusieurs fonctions, parmi lesquelles l'application d'une haute tenslon d'accélération du faisceau d'électrons, l'évacuation des charges qul s'accumulent dans les luminophores, le renvoi vers l'observateur de la lumière qul peut être émise vers l'intérieur du tube par les luminophores. La couche d'aluminium est sufflsamment flne pour être transparente aux électrons du faisceau. Dans cette réalisation la plus classique, la couche d'aluminlum 18 a aussl une fonctlon de support des bandes d'indexation de faisceau 20. Ces bandes sont des bandes de luminophores émettant de préférence dans l'ultraviolet et répartles avec un pas qui est lié à celui des bandes de luminophores; on peut avoir par exemple une bande d'indexation toutes les deux ou trois ou quatre bandes de luminophores. Des détecteurs 22 collectent le rayonnement émis par les bandes d'indexation 20 lorsque le faisceau d'électrons passe sur ces bandes. Le principe de fonctionnement du tube de visualisation à indexation de falsceau est le suivant : le faisceau électronique balaye la surface de l'écran ligne par ligne. Il rencontre successivement une alternance de luminophores rouges, verts, bleus, avec une bande opaque entre chaque couleur, et de temps en temps Il rencontre une bande d'indexation au dessus d'une bande opaque. Le faisceau est modulé en intensité à chaque instant en correspondance avec l'image à réaliser. Ainsi, lorsqu'on sslt que le faisceau va passer au dessus d'un luminophore rouge (et on le sait grace au fait qu'on a détecté précédemment le passage du faisceau au dessus d'une bande d'indexation dont on connait la posltion par rapport à la bande de luminophores rouges considérée), on applique au faisceau une modulation d'lntenslté en correspondance avec l'intensité de lumière rouge qu'on veut obtenlr à ce point. Puis on coupe la modulation du faisceau pendant le passage sur la bande opaque qui suit Immédiatement; et on applique à nouveau une modulstlon, mais cette fois en correspondance avec l'intensité de lumière verte qu'on veut obtenlr puisque le faisceau va maintenant passer sur une bande de luminophores verts; et alnsl de suite pour chaque couleur et pour les triades de luminophores suivantes rencontrées par le faisceau. Parml les caractéristiques essentlelles qu'on cherche à obtenir dans des tubes de visuallsation, il y 8 évldemment la résolutlon et d'autre psrt il y a la luminance. On cherche en effet à le fois à avoir une qualité d'lmage aussi flne que possible, mais en meme temps on veut que l'image solt aussi lumineuse que possible, afln qu'elle puisse être bien vue même en présence de lumlère ambiante solaire forte. Or luminance et résolution sont relativement incompatibles, pulsqu'une haute résolution impose des bandes de luminophores très étroites qul ne peuvent émettre beaucoup de lumière. Pour améllorer la luminance d'image, on a déjà proposé d'utiliser des canons à électrons émettant un faisceau ovale ou rectangulaire, ayant une largeur (là où il frappe l'écran) sensiblement égale à la largeur des bandes de luminophores, mais ayant une longueur beaucoup plus importante. On sait émettre des faisceaux non circulaires en plaçant devant la cathode du canon un dlaphragme de forme allongée, ovale ou rectangulaire; ce dlaphragme peut être formé dans la grille de modulation d'intensité (wehnelt) du canon. Ainsi, on profite de ce que les triades de luminophores sont en bandes verticales parallèles et ont donc une résolution moins bonne horizontalement que verticalement pour augmenter la luminance sans perdre en résolution globale de l'image. La présente invention a pour but d'améliorer encore la lumlnance sans dégrader la résolution, ou si on le préfère, d'améliorer la résolution à luminance égale. Selon l'invention, on propose un tube électronique à indexation de falsceau, comportant des zones de luminophores de formation d'images lumineuses, déposées sur un écran transparent, et séparées les unes des autres par des zones opaques, caractérisé en ce qu'il comporte un canon émettant au moins deux faisceaux d'électrons proches l'un de l'autre et subissant un meme balayage, ces falsceaux étant modulés Indépendamment en Intenslté de manière à illuminer une même zone de luminophore successlvement par les deux faisceaux au cours d'un même cycle de balayage Les signaux vidéo qul modulent l'intensité du deuxième faisceau sont en principe Identlques à ceux qui modulent le premier mais ils sont retardés d'une durée correspondant au temps de balayage nécessaire pour que le deuxième faisceau parcoure la dlstance qui le sépare du premier dans le sens du trajet de balayage ligne. Ainsi, chaque point d'image est successivement balayé par les deux faisceaux, et l'intensité moyenne d'illuminfltion est plus importante. Il faut noter que pour des raisons d'optique électronique l'intensité qu'on peut donner à un faisceau unlque émis par la cathode est limitée. Si on augmente trop cette intensité, la focalisation n'est plus assez bonne pour que la largeur du faisceau reste sensiblement égale à la largeur des bandes de luminophores. Mals si le faisceau est divisé en deux (ou plusieurs) parties, l'intensité globale que l'on peut obtenlr augmente, tout en conservant une bonne focalisation de chacun des faisceaux. C'est ce qui fait l'intérêt de l'invention. Dans une premlère réallsatlon, les polnts d'impact des faisceaux sont décalés horizontalement le long d'une même ligne de balayage. Ils peuvent être décalés d'un ou plusieurs pas d'espacement entre les luminophores de même couleur, de sorte que lorsqu'un faisceau tombe sur un luminophore d'une couleur, l'autre tombe simultanément sur un luminophore de la meme couleur. Un perfectlonnement Important peut cependant être obtenu si on s'arrange au contraire pour que le polnt d'impact d'un faisceau tombe toujours sur une bande opaque séparant deux bandes de luminophores lorsque l'autre faisceau tombe sur une bande de luminophores, et réciproquement. En effet, cela permet de résoudre un problème de répulslon mutuelle des deux faisceaux, problème qu'on peut rencontrer lorsque les deux faisceaux, proches, ont tous deux des intensités élevées. Avec ce perfectionnement, meme sl l'un des faisceaux a une intensité élevée, l'autre est en prlncipe à très faible Intenslté (Juste ce qui est nécessaire pour obtenir les signaux d'indexation). Dans une autre réalisation, le décalage des polnts d'lmpact des faisceaux est vertical et non horlzontal, ce qul veut dire en fait que le décalage dans le sens du balayage des faisceaux correspond à toute une ligne de balayage : pendant que le premier faisceau balaye une ligne, le deuxième balaye la ligne précédente. Les signaux de modulatlon du deuxième falsceau correspondent aux signaux de modulation du premier retardés d'une durée correspondant au balayage de toute une ligne. On sait faire un tel retard avec des lignes à retard utilisées en télévision classique lorsque le balayage est entrelacé. Enfin, le décalage des faisceaux peut être mixte, vertical et horizontal, par exemple pour faire un décalage correspondant à toute une ligne tout en prévoyant que l'un des faisceaux tombe sur une bande opaque lorsque l'autre est sur une bande de luminophores. Avec l'invention, on obtient, sans dégrader la résolution, une augmentation de luminance qui pourrait être théoriquement d'un coefficient 2, mais qul en pratique, comr te-tenu de diverses limitations technologiques est plutôt de l'ordre de 1,5 à 1,7. Les sectlons des faisceaux restent de préférence ovales ou rectangulaires, leur direction de plus grand alldngement étant la directlon des bandes vertlcales de luminophores. Pour réaliser deux faisceaux proches l'un de l'autre à partir d'une même cathode de canon à électrons, on utilisera en principe une grille de modulatlon (wehnelt) divisée en deux parties électriquement indépendantes, chaque partie percée d'un trou, et les trous étant très rapprochés et ayant une forme générale allongée lorsque ces faisceaux dolvent être ovales ou rectangulalres. La positlon relative des trous sur les grilles de modulatlon déflnlt le sens du décalage (horizontal et/ou vertical) des faisceaux, et l'amplitude de ce décalage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détalllée qul sult et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - le figure 1, déjà décrite, représente une structure de tube de visualisation à indexation de falsceau selon l'art antérieur; - la flgure 2 représente une vue en plan schématique de l'écran, montrent la posltlon des bandes de luminophores et des falsceaux électronlques dans un premier mode de réalisation de l'invention; - la flgure 3 représente une variante de réalisation; - la flgure 4 représente une autre variante de réall,etion, avec un décalage vertical des falsceaux. Sur le figure 2, on a représenté, en vue en plan, la disposition relstlve typique des bandes de luminophores de couleur d'un tube de visualisation à indexation de faisceau. Les bandes de luminophores de couleur sont désignées par les lettres suivantes correspondant à leur couleur : R pour rouge, V pour vert, B pour bleu. Les bandes de couleurs dlfférentes sont séparées les unes des autres par des bandes opaques N. Les bandes de luminophores d'indexation né sont pas représentées pour ne pas alourdir la figure; elles sont placées au dessus de bandes opaques, par exemple toutes les deux ou trois ou quatre bandes opaques. L'électronique de gestion des slgnaux vidéo tient compte bien entendu de la répartition des bandes d'indexation sur l'écran pulsque c'est le passage du faisceau électronique sur les bandes d'indexation qui détermine la synchronisation de la modulation du faisceau d'électrons. On a représenté sur la figure 2 la position respective des polnts d'impact des deux faisceaux FI et F2 utilisés selon l'invention. Ces points d'impact sont les zones en hachures croisées. Le sens de balayage des faisceaux (le balayage est commun aux deux faisceaux) est horlzontal et est représenté par les flèches sur la flgure. La sectlon de chaque faisceau est de préférence ovale ou rectangulalre, de largeur égale à la largeur des bandes de luminophores, et de longueur plus grande (par exemple double ou triple), pour bénéficier d'une luminance maximale dans la mesure ou le rapport entre la dimension verticale de l'écran et le nombre de lignes de balayage prévues par l'électronique le permet. Dans l'exemple représenté sur la figure, le premier faisceau passe sur une bande de luminophores d'une couleur (rouge à Itinstant représenté sur la flgure), alors que le deuxième faisceau passe simultanément sur une autre bande de même couleur. bnns cet exemple, ces deux bandes sont d'ailleurs deux bandes de même couleur immédiatement successives, mais les faisceaux pwrralent être plus écartés et tomber sur des bandes de même couleur non immédiatement successives. Chaque lumlnophore est Illumlné successlvement par le premier faisceau F1 puls par le deuxième F2. Le deuxième est modulé en intensité par un slgnal vldéo qui doit correspondre à la même image que celle qui est définie par le premier falsceau, et pour cela il reçoit le même slgnal vldéo de modulation, mais retardé du temps qu'il faut pour que le deuxlème falsceau franchisse la distance qui le sépare dt premier faisceau (distance mesurée le long du trajet du balayage du faisceau) C'est pourquoi il n'est pas nécessaire que les faisceaux soient séparées d'une distance égale au pas d'espacement des bandes de luminophores d'une couleur déterminée, mais il est essentiel que l'on connaisse exactement la distance de séparation géométrique des faisceaux pour déterminer le décalage temporel exact qu'on dolt établlr entre les signaux de modulation d'intensité des deux faisceaux. Il peut être souhaitable justement que la distance de séparation entre les falsceaux ne solt pas égale au pas des luminophores de couleur, ou en tout cas pas égale au pas d'espacement des bandes d'indexation, - afin de faclllter le repérage exact des signaux d'indexation. En effet, les deux faisceaux vont passer successivement sur les bandes d'indexation et produlre chacun des signaux d'indexation dont le détecteur 22 figure 1) ne pourra pas directement Identifier l'origine. II faut donc que l'électronique d'utilisation des signaux d'indexation transmls par le détecteur soit capable de définir l'origine de ces signaux pour régler la synchronisation des modulatlons de faisceau. Ce repérage sera facilité par exemple si on s'arrange pour que le temps qul sépare deux impulsions d'indexation dues au passage du même faisceau sur deux bandes d'indexation successives soit très différent du temps qul sépare deux impulsions dues au passage de deux faisceaux successifs sur le même bande d'indexation, Dans la réalisation de la figure 3, on a apporté une amélioration notable ppr rapport à la flgure 2. Dans le cas de la figure 2 (faisceaux tombant sur des bandes de même couleur) il y a un problème de répulsion mutuelle des faisceaux F1 et F2 lorsqu'ils sont modulés à forte intensité. Supposons en effet qu'une zone d'image rouge fortement lumineuse dolve être reprodulte; les polnts rouges de cette zone dolvent être fortement illuminés. L'intensité des faisceaux F1 et F2 sera simultanément forte. Les faisceaux fortement chargés d'électrons se repoussent mutuellement; au pire, les faisceaux peuvent s'écarter tellement qu'ils ne tombent plus sur les bandes rouges mais sur les bandes opaques voisines ou sur des bandes vertes et bleues de part et d'autre des bandes rouges, réalisant ainsi un effet d'image tout-å-falt différent de celui qui était désiré. Dans le cas de la flgure 3, on s arrange pour décaler les falsceaux d'une distance telle que l'un des faisceaux tombe toujours sur une bande opaque lorsque l'autre tombe sur une bande de luminophores. Lorsque le faisceau tombe sur une bande opaque, le signal vldéo qul le module est à un niveau bas (au plus le niveau nécessaire pour pouvoir illuminer une bande d'indexation et recueillir un slgnal d'indexation). Il n'y a donc plus de répulslon mutuelle importante entre les faisceaux. On peut d'ailleurs prévolr que lorsque le deuxième faisceau tombe sur une bande de couleur déterminée, le premier faisceau tombe sur une bande opaque précédant immédiatement la bande suivante de même couleur. De cette manière, s'll y a malgré tout une certaine répulsion entre les deux falsceaux, cette répulsion aura pour effet de reporter une illumination parasite sur une bande de même couleur que la bande principalement illuminée, ce qul est peu gênant. La encore, le signal vidéo appliqué doit tenir compte de la distance exacte, mesurée le long du trajet de balayage commun des faisceaux, qul sépare les points d'impact des deux faisceaux. En principe, le signal vidéo appliqué au deuxième faisceau est retardé d'une durée correspondant au franchissement de cette distance par le deuxieme faisceau. A la figure 4, on á représenté une variante de réalisation, dans laquelle le décalage entre les points d'impact des deux faisceaux est purement vertical; le premier faisceau balaye une ligne pendant que le deuxième balaye la ligne précédente qul a déjà été balayée par le premier. Dans ce cas, le décalage temporel du signal vidéo à appliquer au deuxième faisceau correspond à un retard d'une ligne de balayage complète. Il faut donc prévoir un moyen de mémorisation du signal vidéo sur une ligne complète, mals c'est un problérne facile b résoudre puisqu'il est couramment résolu dans les dispositifs de visualisation d'image à balayage entrelacé. Dans la réalisation de la flgure 4, le décalage géométrique entre les points d'impact des deux faisceaux est purement vertical (décalage d'une ligne complète en sulvant le trajet du balayage), mais on pourralt très blen prévoir, à condition d'en tenir compte dans le décalage temporel des modulations de faisceau, que le décalage est à la fols vertical et horizontal. On peut faire en sorte par exemple que l'un des faisceaux tombe toujours sur une bande opaque lorsque l'autre est sur une bande de couleur, comme cela B été expliqué à propos de la flgure 3 et pour la même raison. Enfin, on peut envisager qu'il y ait plus de deux faisceaux, séparés les uns des autres soit par des décalages horizontaux, solt par des décalages verticaux, soit une combinaison des deux, les signaux vidéo appliqués indépendamment à chacun des faisceaux tenant compte des décalages géométriques respectlfs. Pour la réalisation de faisceaux voisins modulés Indépendamment les uns des autres, on utilisera de préférence une cathode commune devant laquelle on placera une grille de modulation divisée en plusieurs parties électriquement isolées les unes des autres, chaque grille étant percée d'un trou au moins correspondant à la forme de faisceau désiré (un trou ovale par exemple). Les positions des trous les I.ls par rapport aux autres sont définies très précisément pour aboutlr à des points d'impact de positlons respectives relatives parfaitement définies sur l'écran. Les grilles, conductrlces, sont de préférence montées sur un cadre isolant rigide commun, de sorte qu'on peut définir la position relative des trous tout en gardant les grilles électriquement indépendantes. On pourrait envisager aussi d'avoir une grille unique, percée de trous dont les positions sont parfaltement définies, placées devant une cathode double ayant deux zones émissives électriquement indépendantes, la modulatlon des deux faisceaux se faisant indépendamment par les cathodes. REVENDICATIONS 1. Tube électronique à indexation de faisceau, comportant des zones de luminophores (16) de formatlon d'limages lumineuses, déposées sur un écran transparent (14), et séparées les unes des autres par des zones opaques (17) également déposées sur l'écran, caractérisé en ce qu'il comporte un canon émettant au moins deux falsceaux d'électrons (F1, F2) proches l'un de l'autre et sublssant un même balayage, ces faisceaux étant modulés indépendamment en intensité de manière à illuminer une même zone de luminophore successivement par les deux falsceaux au cours d'un même cycle de balayage. 2. Tube électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième faisceau est modulé en intensité avec le même signal de modulation que le premier, mais retardé d'une durée correspondant au temps mis par le deuxième faisceau pour parcourir la dlstance qul le sépare du premier faisceau, distance mesurée le long du trajet de balayage des faisceaux. 3. Tube électronique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le décalage des falsceaux est horizontal, dans le sens du balayage en ligne. 4. Tube électronique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le décalage des faisceaux en ligne est égal à un ou plusleurs pas d'espacement entre deux bandes de luminophores de même couleur de manière que lorsque le premier faisceau frappe une zone de luminophore d'une couleur ie deuxième faisceau frappe simultanément une zone de luminophre de même couleur. 5. Tube électronique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le décalage des faisceaux est tel que lorsque le premier faisceau frappe une zone de lumlnophore d'une couleur, le deuxième frappe une zone opaque entre deux bandes de luminophores. 6. Tube électronique selon la revendication 5, caractérisé en ce que le décalage est tel que le premier faisceau frappe une zone opaque précédant immédiatement, dans le sens du balayage, une autre zone de même couleur que la zone frappée par le deuxième falsceau. 7. Tube électronique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le décalage est vertical, de sorte que le premier faisceau balaye une ligne horizontale pendant que le deuxième balaye la ligne précédemment balayée par le premier falsceau. 8. Tube électronique selon la revendication 7, caractérisé en ce que le décalage entre les faisceaux est à la fois vertical et horizontal. 9. Tube électronique selon la revendication 8, caractérisé en ce que le décalage dans le sens vertlcal est d'une ligne de balayage, et en ce que le décalage dans le sens horizontal est tel que le deuxième faisceau frappe une zone opaque suivant immédiatement, dans le sens du balayage, une autre zone de même couleur que la zone frappée par le premier faisceau. 10. Tube électronique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un canon à électrons avec une cathode commune et deux grilles de modulation électriquement indépendantes l'une de l'autre, chacune percée d'au moins un trou correspondant à la forme et à la position d'un faisceau respectif à produire.