<Desc/Clms Page number 1>
Fernsehbildzerleger.
EMI1.1
die aus einem Mosaik winziger photoelektrischer Zellen besteht. Jede dieser kleinen Zellen stellt einen
Miniaturkondensator dar, welcher die Wirkung der photoelektrisehen Elektronenemission über die ungefähre Dauer der Bildabtastung, z. B. 1/2- ;' Sekunde. speichert. Die auf diese Weise aufgehäuften Ladungen werden zum Zwecke der Sendermodulation durch einen in Parallelzeilenbewegung über die Mosaikfläche gleitenden Kathodenstrahl abgetastet, der synchron mit dem in der Braunschen
Röhre des Bildempfängers läuft.
Bei dieser Anordnung ergeben sich grosse Schwierigkeiten aus der Ungleichförmigkeit der äusserst dünnen photoelektrischen Sensibilisierungsschicht (Cäsiumschicht) der Mosaikfläche und aus der schädlichen, ihre Empfindlichkeit schnell aber ungleich herabsetzenden Zerstäubungswirkung des einfallenden Elektronenbündels. Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Schwierigkeiten und die Steigerung und Erhaltung der bei dem Ikonoskop grundsätzlich, aber nur kurzdauernd vorhandenen Lichtempfindlichkeit über ausreichende Zeiträume.
Bei der Erfindung wird von dem sogenannten Elektronenmikroskop Gebrauch gemacht, d. h. von der Möglichkeit, eine im hohen Vakuum befindliehe Elektronenquelle durch elektrostatische oder magnetische Linsen auf eine Fläche, z. B. auf einen Leuchtschirm, stark vergrössert abzubilden.
Die Erfindung betrifft einen Fernsehbildzerleger mit Anwendung eines Elektronenmikroskops. um eine photoelektrische Kathode, auf die das zu übertragende Bild projiziert wird, auf eine makroskopische Reihe von mit Kapazität behafteten einzelnen isolierten Auffangelektroden abzubilden, die durch den Kathodenstrahl abgetastet wird. Unter.. Bild" ist hiebei das gesamte Bild oder eine Zeile oder ein sonstiger Teil desselben zu verstehen.
In der Zeichnung zeigt Fig. 2 die Gesamtanordnung des Zerlegers für eine Bildzeile in schematischer Darstellung. Fig. 1 ist eine schematische Ansicht des um 90 um die Längsachse gedrehten Mittelteiles der Röhre. Die Elektronenquelle wird durch eine photoelektrische Kathode 1 dargestellt, auf die das zu übertragende Bild oder ein Teil desselben, am zweckmässigsten eine ganze Bildzeile, durch eine Optik. 3 passend verkleinert projiziert wird. In der folgenden Beschreibung soll nur der zuletzt genannte Fall weiter behandelt werden, d. h. es wirkt auf die Photokathode jeweils eine einzige Zeile. Die abzubildende Zeile sei durch eine senkrecht zur Zeichenebene liegende Spaltblende 2 bestimmt.
Die Grösse der Photokathode J'ist den Ausmassen des verkleinerten, ebenfalls senkrecht zur Zeichenebene zu denkenden Abbildes dieser Blende angepasst. Der Zeilenwechsel wird beim Zerlegen eines Filmes durch dessen kontinuierliche Weiter Verschiebung bewerkstelligt : bei Abtastung eines im Raume stationären zweidimensionalen Bildfeldes durch Zwischenschaltung einer die zweite Zerlegungskomponente liefernden Optik, z. B. eines prismatischen Spiegelrades.
Die Richtung der zweiten Zerlegungskomponente ist durch einen Pfeil vor der Spaltblende : 2 angedeutet. Dort, wo die Photokathode 1 vom Licht der Bildzeilenprojektion getroffen wird. entsteht eine längs derselben entsprechend der Helligkeitsverteilung in ihrer Dichte variierende photoelektrische Emission, deren linearer Verlauf durch das Elektronenmikroskop (Elektroden 4. 5, 6) vergrössert auf eine getrennte, langgestreckte Rasterelektrode 7 abgebildet wird, welche eine der elektronenoptischen Vergrösserung der Zeile entsprechend Ausdehnung besitzt. Die Rasterelektrode besteht aus einer in die Hochvakuumröhre eingebauten Reihe von einzelnen voneinander isolierten makroskopischen Elektroden 8. die von den beschleunigten Photoelektronen getroffen und aufgeladen werden.
Die Längsausdehnung der Raster-
<Desc/Clms Page number 2>
elektrode ist entsprechend derjenigen der Kathode 1 senkrecht zur Zeichenebene zu denken. Die
Einzelelektroden 8 nehmen nun, je nach dem Intensitätsverlauf in der Bildzeile, eine verschiedene
Ladungsmenge auf. Dabei kann ihre Kapazität gegenüber einer gemeinsamen positiven Sammel- elektrode 9 zur Speicherung analog der Wirkungsweise des Ikonoskops ausgenutzt werden, so dass in dem hier ausgeführten speziellen Falle die Akkumulierung des Liehteffektes während der Über- tragungsdauer einer Bildzeile erfolgt und demnach gegenüber dem bisherigen Prinzip des Punkt für
Punkt abgetasteten Fernsehbildes ein grosser Gewinn an Lichtempfindlichkeit resultiert.
Die im
Elektronenmikroskop durch die elektrische Beschleunigung bewirkte Energieverstärkung der Photo- elektronen wird gemäss der Erfindung weitgehend ausgenutzt, da es auf diese Weise möglich ist, die
Einzelelektroden 8 auf eine relativ zur Gegenelektrode 9 ziemlich hohe negative Spannung aufzuladen.
Um die längs der Kontaktzeile 7 variierenden gespeicherten Ladungen für die Modulation des
Fernsehsenders auszuwerten, benutzt man einen selbständigen konstanten Kathodenstrahl von genügend kleinem Auftreffquerschnitt. Dieser durch die gestrichelte Linie 10 angedeutete Kathodenstrahl stammt aus einer unabhängigen Quelle (Glühkathode 11) und wird längs 7 synchron und in Phase mit dem zeilenschreibenden Strahl der Bildempfangsröhre bewegt. Da es hiebei darauf ankommt, die mehr oder weniger grossen negativen Ladungen der Einzelkondensatoren 8 zu neutralisieren und diese wieder für die Aufnahme neuer Photoelektronen bereit zu machen, muss von dem einfallenden Strahl 10 eine entsprechende positive Ladung freigemacht werden.
Dies geschieht vorteilhaft mit Hilfe von Sekundärelektronenemission, die der primäre Elektronenaufprall an den Elektroden 8 der Kontakt- zeile, besser an damit einzeln verbundenen besonderen Kontaktflächen- 12 auslöst. Man kann die
Sekundäremission dadurch fördern, dass man die Flächen 12 aus geeignetem Metall herstellt oder mit Überzügen versieht, welche die Elektronenabgabe begünstigen ; ferner dadurch, dass man für passende
Teilchengeschwindigkeit in dem abtastenden Kathodenstrahl sorgt und den Prallfläche 12 eine relativ dazu stark positive Sammelelektrode 1. 3 gegenüberstellt, die durch ihr Feld das Absaugen der Sekundärelektronen ermöglicht.
Umgekehrt kann man bei der elektronenmikroskopischen "Abbildung" der Photoelektronen quelle 1 auf die Elektroden 8 eine schädliche Sekundäremission dieser Kontaktreihe durch eine stark negative Sammelelektrode 14 verhindern, die den Elektroden 8 gegenübersteht und wie das Fanggitter einer Penthode wirkt.
Durch starke Sekundäremission an den Abtastfläellen 12 wird bewirkt, dass diese letzteren in der Zeiteinheit eine höhere Zahl von Elektronen abgeben, als der Strahl 10 ihnen zuführt. Das heisst es wird positive Ladung zur Kompensation der negativen Aufladung der Elektroden 8 frei, wobei der für die Sendermodulation auszunutzende Ausgleichvorgang wunschgemäss in seiner Intensität gemäss der Helligkeitsverteilung längs der Bildzeile variiert.
Unterbricht man bei der Abtastung den Kathodenstrahl 10 durch bekannte Mittel (Hilfselektrode nahe der Kathode 11) im Rhythmus einer hohen Frequenz, deren Periodendauer ein ganzzahliger Bruchteil der Dauer der Überquerung des einzelnen Flächenelementes 12 sein soll (um störende Interferenz zwischen der Unterbrechungsperiode und dem Raster der Kontaktzeile zu verhüten), so erhält man ohne weiteres die für die Weiterverstärkung der Bildsignale erwünschte Trägerschwingung.
Ein Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, dass die lichtelektrisch wirksame Fläche 1 nicht dauernd von schnellen Elektronen getroffen und dadurch desaktiviert wird, wie dies beim Ikonoskop der Fall ist. Positive Ionen landen überwiegend an der stark negativen Zwischenelektrode 5, die die Photokathode 1 vor raschem Angriff schützt. Wird, wie gesagt, nur eine einzige Bildzeile auf 1 entworfen, so ist es leicht, auf dieser eine Zone genügend gleichförmiger photoelektrischer Empfindlichkeit zu finden. Ferner wäre es möglich, die Bildzeile auf der Fläche 1 zu verlagern, z. B. dadurch, dass man diese von aussen her verschiebbar oder verdrehbar macht, etwa in Form einer rotierenden Scheibe.
Die lineare Homogenität der lichtelektrischen Wirkung kann noch weiter gefördert werden, indem man den metallischen Träger der aktivierenden Substanz (z. B. Cäsium) aufrauht bzw. mit einem sehr feinen Raster von scharfen Kanten oder Schneiden versieht, an denen eine besonders hohe und gleichmässige Photoelektronenemission entsteht.
Ein zweiter Vorteil der Anordnung besteht darin, dass von den immerhin zahlreichen einzelnen Elementen 8 der Kontaktzeile 7 aus keine getrennten, isolierten Durchführungen durch die Kolbenwand der Röhre zu erfolgen brauchen, wodurch deren Herstellung ausserordentlich erschwert würde.
Arbeitet man mit Abbildung grösserer Bildteile auf die Photokathode 1, so muss an die Stelle der linearen Kontaktreihe 7 ein entsprechendes zweidimensionales Raster von sehr vielen Einzelelektroden treten.
Man bildet dann z. B. die gemeinsame positive Gegenbelegung 9 als feines Netz aus, durch dessen Maschen der Abtaststrahl 10 hindurchgehen kann, die Einzelelektroden 8 als getrennte Leiter, die durch eine isolierende Trägerschicht (z. B. Glimmer) hindurehgeführt sind und auf der Rückseite in Spitzen endigen, welche frei in den Maschen des Netzes 9 stehen. An diesen Spitzen findet beim Auftreffen des Kathodenstrahls 10 die gewünschte Sekundäremission statt, durch welche die individuellen Ladungen der Elektroden 8 momentan vernichtet werden. In gleicher Weise kann man natürlich vorgehen, wenn 7 eine einzige Kontaktzeile darstellt, wie vorstehend zugrunde gelegt.
EMI2.1
<Desc/Clms Page number 3>
des Bildverstärkers 17.
Durch geeignete Schaltmassnahmen sorgt man dafür, dass der Koppelwider- stand 15 nur von den erwünschten, in ihrer Frequenz bestimmten Stromimpulsen der Bildpunkt- abtastung durchflossen wird, während die Summe der positiven Aufladeströme, die von den Photo- elektronen in 9 ausgelöst werden, und deren Periode durch die Bildzeilen Übertragungsdauer gegeben ist, durch Einführung einer frequenzabhängigen Weiche oder auf äquivalentem Wege für die Modulation wirkungslos gemacht wird.
Man kann die von den Photoelektronen getroffenen Flächen 8 selber für die Abtastung durch den Kathodenstrahl 10 ausnutzen, der dann von der andern Seite, also von der Vorderseite kommen muss, und ihnen hiezu eine gemeinsame Hilfselektrode gegenüberstellen, die während des Einfalls der Photoelektronen überwiegend negativ gehalten wird, wogegen sie während des Auftreffens des abtastenden Kathodenstrahls zwecks Absaugung der Sekundärelektronen stark positiv ist. In diesem
Falle erscheint es aber unerlässlich, die Beleuchtung auf einen Bruchteil, z. B. 10% der Übertragung- dauer, jeder Zeile zu beschränken, damit während der restlichen Zeit die Abtastung durch den Elektronen- strahl 10 erfolgen kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Fernsehbildzerleger, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Elektronenmikroskops, dessen im Hochvakuum befindliche Elektronenquelle eine photoelektriseh aktivierte Kathode ist, auf die das zu übertragende Bild auf optischem Wege projiziert wird und die, elektronenoptisch vergrössert, auf ein Mosaik von mit Kapazität behafteten, voneinander isolierten Auffangelektroden abgebildet wird, welche durch einen synchron und konphas mit dem des bilderzeugenden Empfängers bewegten, unabhängig erzeugten Kathodenstrahl innerhalb der gleichen Röhre nacheinander abgetastet werden.