DE2704715C3

DE2704715C3 - Verfahren zum elektrischen Lesen einer ohmschen Speicherplatte und damit arbeitende Bildaufnahmeröhre

Info

Publication number: DE2704715C3
Application number: DE2704715A
Authority: DE
Inventors: Pierre Grenoble Felix (Frankreich)
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1976-02-06
Filing date: 1977-02-04
Publication date: 1979-05-23
Also published as: JPS5759984B2; US4100574A; JPS5295919A; FR2340615A1; DE2704715A1; DE2704715B2; FR2340615B1; GB1518491A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zum elektrischen Lesen einer ohmschen Speicherplatte.

Ein bekanntes Beispiel für eine ohmsche Speicherplatte ist die pyroelektrische Speicherplatte und die folgende Beschreibung bezieht sich auf diesen Fall. Das Verfahren ist jedoch außerdem bei piezoelektrischen Speicherplatten anwendbar, auf denen ein Schallbild gebildet wird.

Die Erfindung betrifft außerdem eine mit diesem Verfahren arbeitende Bildaufnahmeröhre der im

Oberbegriff des Patentanspruchs 3 angegebenen Art. Bei Bildaufnahmeröhren dieser Art erzeugt die einfallende Strahlung auf der Speicherplatte ein Temperaturrelief, das sich in einem Relief von elektrischen Ladungen ausdrückt. Der von dem Strahlerzeugersystem gelieferte Elektronenstrahl tastet die Speicherplatte Punkt für Punkt in einer Reihe von ein Teilbild darstellenden parallelen Zeilen ab und das sich ergebende elektrische Signal stellt sequentiell die Abtastung des auf der Speicherplatte vorhandenen Ladungsreliefs dar.

Von den verschiedenen möglichen Verfahren zum Lesen des Ladungsrelufs wird gewöhnlich das CPS (Cathode Potential Stabilisation)-Verfahren benutzt, bei dem das Potential der durch den Elektronenstrahl abgetasteten Fläche der Speicherplatte auf das Katodenpotential stabilisiert wird. Dieses Verfahren bereitet jedoch eine Schwierigkeit, denn der Elektronenstrahl ist nicht mehr in der Lage, das Ladungsrelief abzutasten, wenn das Potential der Fläche der abgetasteten Speicherplatte kleiner als das Katodenpotential wird, und es ist dann erforderlich, positive Hilfsladungen zuzuführen.

Für diesen Zweck ist ein Verfahren bekannt (DE-OS 2 360196), bei dem eine Kompensation durch Sekundärelektronenemission vorgenommen wird. Die Elektronen des Strahls beschießen dann die Speicherplatte in einer vor der Lesephase getrennten Kompensationsphase, deren Dauer ebenso wie die der Lesephase praktisch etwa gleich der Dauer der Abtastung einer Zeile ist, mit einer derartigen Energie, daß der Sekundärelektronenfaktor ή größer als eins ist. Dieses Verfahren hat aber einen Nachteil, der mit der räumlichen Inhomogenitäten des Sekundärelektronenfaktors Λ verknüpft ist: der Dunkelstrom ist nämlich zu der Differenz ö — 1 proportional und die Inhomogenitäten des Sekundärelektronenfaktors ö wirken auf die Grundqualität des Bildes zurück.

Zur Beseitigung dieses Nachteils ist es bekannt (DE-OS 2223270), zusätzlich eine Nivellierungsphase zwischen die Kompensationsphase und die Lesephase /υ schalten. Während der Nivellierungsphase wird die Potentialdifferenz zwischen der Katode und der nicht der elektronischen Abtastung ausgesetzten metallisierten Fläche der Speicherplatte auf einen leicht negativen Wert gebracht, was eine Vereinheitlichung der Verteilung der Ladungen auf der abgetasteten Fläche zur Folge hat.

Die Folge davon ist, daß in dieser Nivellierungsphase die durch die Speicherplatte aufgezeichnete Information zerstört wird. Insbesondere wenn, wie üblich, mit einer Folge aus Kompensationsphase, Nivellierungsphase und Lesephase, deren Dauer jeweils gleich der Dauer eines Teilbildes ist, gearbeitet wird, wird das während der Kompensationsphase und während der Nivellierungsphase integrierte Nutzsignal am Ende der Nivellierungsphase zerstört, und allein das im Verlauf der Lesephase integrierte Signal kann ausgewertet werden, was zu einem Verlust von zwei Dritteln der Bildinformation führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Leseverfahren zu schaffen, bei dem dieser Informationsverlust vermieden wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Da bei dem Verfahren nach der Erfindung die Dauer der verschiedenen Phasen jeweils gleich der

Dauer einer Abtastzeile ist und da die Anzahl A: gegenüber der Anzahl der das Abtastteilbild der Speicherplatte bildenden Zeilen klein ist, scheint das während einer Lesezeile gelesene Signal die Information darzustellen, die von der Speicherplatte während fast der gesamten Dauer des vorhergehenden Teilbildes empfangen wird, was eine kontinuierliche optische Darstellung gestattet und gegenüber dem bekannten Verfahren, bei dem bis zu zwei Drittel der empfangenen Information verlorengehen können, einen bedeutenden Vorteil darstellt.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unier Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch ein Beispiel einer Bildaufnahmeröhre, bei welcher das Verfahren nach der Erfindung angewandt wird,

Fig. 2a und 2b Diagramme, welche die Potentiaidifferenzen zwischen der Speicherplatte u/id der Katode und das Potential auf der Oberfläche der Speicherplatte während verschiedener Phasen des Verfahrens nach der Erfindung zeigen, und

Fig. 3a bis 3c Varianten der Phasenfolge des Verfahrens nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Vakuumhülle 4, die im Innern ein Strahlerzeugersystem enthält, das einen Elektronenstrahl 5 erzeugt. Das Strahlerzeugersystem, das in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnet ist, besteht üblicherweise aus mehreren Teilen, von denen hier nur die Katode K und die Wehne'.-Elektrode 12 für die Steuerung der Stromstärke des Strahls 5 dargestellt sind. Der Elektronenstrahl 5 wird durch elektromagnetische Einrichtungen, die hier symbolisch durch zwei Elektroden 2 dargestellt sind, beschleunigt und auf eine Speicherplatte 3 geleitet. Die Speicherplatte 3 besteht beispielsweise aus einer Schicht B aus pyroelektrischem Material, die für die einfallende Strahlung 6 empfindlich und von einer elektrisch leitenden Schicht C auf derjenigen Fläche bedeckt ist, die nicht dem Elektronenbeschuß ausgesetzt ist. Die Anordnung von Fig. 1 enthält außerdem Einrichtungen 7 zum Aufbauen einer Potentiaidiffcrenz V_1K zwischen der Katode K und der metallisierten Fläche C der Speicherplatte 3.

Eine entsprechend dem Schema von Fig. 1 aufgebaute Bildaufnahmeröhre arbeitet folgendermaßen:

Die einfallende Strahlung 6, die auf die Speicherplatte 3 auftrifft, verursacht in dem pyroelektrischen Material B eine räumliche Temperaturänderung, die von der räumlich ungleichförmigen Verteilung der Energie der Strahlung 6 abhängig ist. Diese Temperaturanderung bewirkt ihrerseits bekanntlich das Auftreten einer ungleichförmigen Verteilung d^r positiven und negativen elektrischen Ladungen auf den beiden Flächen der Speicherplatte 3. Der Elektronenstrahl gestattet, diese Ladungen zu neutralisieren und ein elektrisches Lesesignal S zu gewinnen, das mit der Intensität der einfallenden Strahlung 6 verknüpft ist. Das Signal S wird an den Klemmen eines Widerstandes 9 abgenommen, der in Reihe zwischen das Strahlerzeugersystem 1 und die leitende Schicht C der Speicherplatte 3 geschaltet ist.

Wie oben bereits erwähnt, ist ein solches Lesen nur möglich, wenn das Potential der Speicherplatte in jedem Punkt größer als das der Katode ist. Es ist somit erforderlich, zwischen zwei Ablesungen ein und desselben Punktes der Speicherplatte letztere vorzubereiten, um ihr Potential auf einen positiven Wert zu

bringen. Diese Vorbereitung besteht aus einer Kompensationsphase und aus einer Nivellierungsphase.

Während der Kompensationsphase C₁ wird die Potentialdifferenz V_CK auf einen derartigen Wert gebracht, daß es auf der Speicherplatte 3 unter dem Aufprall des Strahls 5 zu einer Sekundärelektronenemission mit einem Sekundärelektronenfaktor δ>1 kommt. Außerdem wird der Strahlstron; mit Hilfe der Wehnelt-Elektrode 12 auf einen Wert gebracht, der viel kleiner ist als während der Lesephase (beispielsweise einige hundert Nanoampere für die Phase C₁ und einige Mikroampere für die Lesephase). Die durch den Strahl abgetastete Fläche der Speicherplatte lädt sich dann um eine Größe positiv auf, die zu dem Strahlstrom, zu der Differenz ö— 1 und zu der Durchgangszeit des Strahls S in jedem Punkt proportional ist.

In den Diagrammen von Fig. 2 sind dargestellt:

(a) die Potentialdifferenzen V_CK, die in Abhängigkeit von der Zeit zwischen der Katode K und der metallisierten Fläche C der Speicherplatte aufgebaut werden, und

(b) die Potentiale V_Bi , in bezug auf das der Fläche i' der Speicherplatte und der Fläche B der Speicherplatte, die durch den Strahl 5 abgetastet wird.

In der Koinpensationsphase C₁ zeigt das Diagramm (a) die angelegte Spannungsdifferenz V_cli, während das Diagramm (b) zeigt, daß sich die Fläche B der Speicherplatte gegenüber dem Potential der Fläche C der Speicherplatte positiv auflädt, allerdings in räumlich ungleichmäßiger Weise.

Die Nivellierungsphase, in der diese Ungleichmäßigkeit zum Verschwinden gebracht werden soll, besteht darin, die Potentialdifferenz V_1K auf einen leicht negativen Wert zu bringen, der beispielsweise in der Größenordnung von — 1 V liegt. Das ist durch den Teil N in dem Diagramm (a) dargestellt. Es sei angemerkt, daß dann gilt: V_CK = — V_BC.

Die Elektronen des Strahls 5, die dann zu der Speicherplatte 3 hin schwach beschleunigt werden, nivellieren die Ungleichmäßigkeit des Potentials der Oberfläche ß, wobei dieses gleichzeitig einen Wert annimmt, der kleiner ist als während der Kompensationsphase C₁, der aber positiv bleibt, wie in dem Diagramm (b) von Fig. 2 dargestellt.

Nach diesen beiden Vorbereitungsphasen kommt die Lesephase (Teil L der Diagramme von Fig. 2), während der die Potentialdifferenz V_(K etwa null ist [Diagramm (a)] und die Elektronen des Strahls die Fläche B der Speicherplatte entladen (Diagramm

Die Fig. 3a bis 3c zeigen Varianten der Folgen der drei Phasen des Leseverfahrens.

Das Diagramm (a) zeigt das Lesen einer Zeile der Ordnung «,die mit L_n bezeichnet und mit ausgezogener Linie dargestellt ist. An das Ende dieser Lesephase schließt sich eine Nivellierungsphase an, während der der Elektronenstrahl nach K Zeilen zurückkehrt, um eine Zeile der Ordnung (n - k) zu beschreiben, die mit N bezeichnet und mit strichpunktierter Linie dargestellt ist. Am Ende dieser Phase geht der I esestrahl um ρ Zeilen (mit ρ < k) weiter, um in der Kompensation^nhase eine Zeile der Ordnung (n - k + p) zu beschreiben, die mit C₁ bezeichnet und mit gestrichelter dicker Linie dargestellt ist. Schließlich geht nach der Kompensationsphase der Strahl zu der nächsten Lesezeile der Ordnung (n + 1) weiter, die mit ausge-

zogener Linie dargestellt und mit /-„., bezeichnet ist. Die verschiedenen Rückläufe des Strahls erfolgen mit einem Strahlstrom, der im wesentlichen gleich null ist, und sie sind in Fig. 3 mit gestrichelten dünnen Linien dargestellt, welche mit der Bezugszahl 8 bezeichnet sind.

Beispielsweise kann sich bei einem herkömmlichen Fernsehteilbild die Anzahl k von 10 bis 60 und die Anzahl ρ von 1 bis 3 ändern.

Mit denselben Darstellungsvereinbarungen zeigt das Diagramm (b) von Fig. 3 eine Variante, in <Jei die Kompensationsphase C, den Rücklauf des Strahls nach der Nivellierungsphase Λ' von der Zeile der Ordnung (/ι — k) zu der Zeile der Ordnung (n — k + /») ausnutzt.

Das Diagramm (c) von Fig. 3 zeigt eine Variante des Diagramms (a), in der die Kompensationszeile der Ordnung (n - k + p) in umgekehrter Richtung durchlaufen wird.

Es sei angemerkt, daß die Reihenfolge der Nivellierungsphase und der Kompensationsphase umgekehrt werden kann, unter der Bedingung, daß sie sich weiterhin auf die Zeilen der Ordnung (;i — k) beziehungsweise (/i — A: + /;) beziehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum elektrischen Lesen einer ohmschen Speicherplatte, die eine Anhäufung von elektrischen Ladungen trägt, mit einer Lesephase, in welcher die Ladungsanhäufung mit Hilfe eines Elektronenstrahls geleser, wird, der die Speicherplatte in einer Aufeinanderfolge von ein Teilbild darstellenden parallelen Zeilen abtastet, und mit einer Kompensationsphase, während der der Aufprall des Elektronenstrahls auf die Speicherplatte durch Sekundärelektronenemission das positive Vorspannen derjenigen Fläche der Speicherplatte bewirkt, die durch den Strahl abgetastet wird, wobei die Lesephase und die Kompensationsphase jeweils etwa die gleiche Dauer wie eine Abtastzeile haben,dadurch gekennzeichnet, daß in einer an sich bekannten Nivellierungsphase der Aufprall des Elektronenstrahls auf die Speicherplatte die Homogenisierung der positiven Vorspannung bewirkt, daß die Nivellierungsphase, in bezug auf die Teilbilddauer, etwa die gleiche Dauer wie eine Lesephase hat, daß während einer Nivellierungsphase der Elektronenstrahl in bezug auf die letzte gelesene Zeile nach einer Anzahl von A: Zeilen wieder zurückkehrt, wobei k klein gegenüber der Gesamtzahl der das Teilbild bildenden Zeilen ist, und daß während einer Kompensationsphase der Elektronenstrahl in bezug auf die letzte gelesene Zeile nach einer Anzahl von (k — p) Zeilen wieder zurückkehrt, mit ρ < /:.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Phasen in der Reihenfolge Lesephase, Nivellierungsphase, Kompensationsphase ausgeführt werden, wobei der Rücklauf des Elektronenstrahls mit einem Strom erfolgt, der im wesentlichen Null ist.

3. Bildaufnahmeröhre, die ein elektrisches Signal der Abtastung einer einfallenden Strahlung liefert, mit einem Strahlerzeugersystem, das einen Elektronenstrahl liefert, mit Einrichtungen zum Führen und Ablenken des Strahls, mit einer pyroelektrischen Speicherplatte, die die einfallende Strahlung empfängt, welche sich auf ihr durch eine Anhäufung von elektrischen Ladungen ausdrückt, und mit Einrichtungen zum Bilden einer Potentialdifferenz zwischen dem Strahlerzeugersystem und der Speicherplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherplatte (3) durch den Elektronenstrahl (5) mit Hilfe des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 abgetastet wird.