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Bildzerlegerröhre mit Photokathode und feststehender Abtastblende.
Die Erfindung betrifft eine Bildzerlegerröhre, z. B. für Fernsehzwecke, bei der das zu übertragende Bild als Ganzes auf eine Photokathode geworfen wird, so dass auf dieser ein in seiner Dichteverteilung den Helligkeitswerten des Bildes entsprechendes Elektronenbündel entsteht. Dieses Elektronenbündel wird dann durch Ablenkfelder über eine feststehende Abtastblende hinweggezogen. Die Photokathode wird dabei auf die Abtastblende bzw. auf die diese Blende enthaltende Ebene elektronenoptisch abgebildet.
Bei solchen Röhren wurde bisher eine Abtastöffnung verwendet, deren Grösse der Unterteilung
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Die Blende wurde auf gegen die Photokathode positivem Potential gehalten und auf ihrer ganzen Fläche, somit auch auf dem ganzen Lochumfang von Elektronen getroffen. Dabei bestand der Nachteil, dass die Röhre nur mit einer ganz bestimmten Rasterfeinheit arbeiten konnte, eine nachträgliche. Veränderung also nicht möglich war. Eine beispielsweise für 180zeilige Bilder gebaute Senderöhre liess sich nicht zur Übertragung 375zeiliger Bilder verwenden.
Ein weiterer Nachteil der bisher verwendeten Abtastblende bestand im Auftreten von Störelektronen, die z. B. durch den Aufprall des abgelenkten Bündels an dem leitenden Innenbelag der Röhre entstehen und zusammen mit den Elektronen des Bildes auf den Auffänger und in den Verstärker gelangten und so das übertragene Bild fälschten.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wird nach der Erfindung die Abtastblende so ausgebildet, dass durch eine Potentialänderung eine nachträgliche Regelung des wirksamen Abtastquerschnitts möglich ist. Eine Möglichkeit hiefür besteht darin, dass an Stelle einer körperlichen Blende eine Potentialblende verwendet wird, wie sie z. B. durch eine gegen die Photokathode negative Blende von grösserer Öffnung, als der Bildpunktgrösse entspricht, erzeugt werden kann. Der tatsächliche Durchgangsquersehnitt dieser Blende ist dann kleiner, als der geometrischen Öffnung entspricht. Durch Veränderung des Potentials der Blende kann die Rasterfeinheit auch nachträglich in verhältnismässig weiten Grenzen geändert werden. Zugleich wird das Eindringen von Störelektronen in die Abtastöffnung verhindert.
Schliesslich wird es durch die Erfindung möglich, den Durchtrittsquerschnitt der Elektronen innerhalb der Blende seitlich zu verschieben, indem die Blende z. B. geschlitzt ausgebildet wird und längs ihres Umfanges verschiedene Potentiale erhält.
Diese Anordnung wird an Hand der Fig. 1-3 näher erläutert. In der Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel eine Bildzerlegerröhre dargestellt, während die Fig. 2 einen vergrösserten Querschnitt durch die Abtastblende und ihre Umgebung zeigt. In Fig. 3 ist die Möglichkeit der seitlichen Verschiebung des Durchgangsquerschnitts dargestellt. Fig. 4 zeigt eine andere Möglichkeit zur Durchführung der Erfindung.
In Fig. 1 ist an einem Ende der Röhre 1 eine Photokathode 2 vorgesehen, auf die mittels der Linse 3 das zu übertragende Bild geworfen wird, wie durch den Pfeil 8 angedeutet ist. Die von der Photokathode ausgehenden Elektronen werden auf die fingerförmige Anodenhülse 4 beschleunigt, die sich auf hohem positivem Potential befindet. Mit der zugleich als Abschirmung für den Auffänger 7 dienenden Anodenhülse 4 befindet sich ein Wandbelag 5 auf etwa gleichem Potential. Mit 6 ist die Abtastblende bezeichnet, die gegen die Photokathode schwach negativ vorgespannt ist und eine grössere
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Öffnung besitzt, als der Bildpunktgrösse entspricht. Die durch diese Blende tretenden Elektronen fallen auf den Auffänger 7, der sich wiederum auf hohem positivem Potential befindet, und werden von dort abgeleitet.
Die Öffnungen der Abschirmung und des Auffängers 7 sind zweckmässig grösser als die der Abtastblende.
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gegen die Photokathode liegen. Wird nun an die Abtastblende eine Spannung von beispielsweise - 20 Volt gelegt, so stellt sich das in der Zeichnung dargestellte Potentiallinienbild ein. Die auf der Photokathode ausgelösten Photoelektronen besitzen eine Anfangsgeschwindigkeit von höchstens 2 Volt, so dass sie gegen ein negatives Potential von 2 Volt nicht mehr anlaufen können. Die diesem Potential entsprechende Niveaufläche definiert also den Durchgangsquerschnitt d für die Elektronen. Durch Änderung des Potentials der Blende 6 kann der Durchgangsquerschnitt bis zur vollständigen Sperrung stetig verändert werden.
Bei entsprechender Änderung-der Ablenkfrequenzen kann also auch die Rasterfeinheit nachträglich geändert werden.
Die ausserhalb der Öffnung der Potentialblende ankommenden Elektronen werden durch die Felder abgebogen und zurückgeworfen. Es wird also das Auftreffen von Elektronen auf die Abtastblende und damit die Entstehung sekundärer Elektronen vollständig vermieden. Aber auch Elektronen, die durch den Aufprall des abgelenkten Bildbündels an dem leitenden Innenbelag der Röhre oder an irgendwelchen Metallflächen, z. B. den Zuleitungen, vor der Abtastblende entstanden sind, können die Potentialblende nicht durchdringen, da sie meist eine mindestens etwas geringere Geschwindigkeit als die von der Photokathode direkt kommenden Elektronen haben.
Selbst solche Elektronen, die ebenso schnell wie die Bildelektronen sind, werden durch die räumliche Ausdehnung der Potentialblende (Tiefenwirkung) am Durchtritt gehindert, falls sie, wie es fast ausschliesslich der Fall ist, schief einfallen. Für sie ist dann überhaupt keine Blendenöffnung vorhanden, und sie werden ebenfalls zurückgespiegelt.
Durch Erhöhung der negativen Spannung der Blende kann ihr Durchgangsquerschnitt verkleinert werden. Dies ist nicht nur zur Erreichung einer feineren Rasterung zweckmässig, sondern kann auch während des Betriebes einer Röhre, also bei gleichbleibender Bildpunktzahl, zum Ausgleich von Helligkeitsänderungen des Sendebildes ausgenutzt werden. Die Helligkeit wird z. B. an einer Kontrollstelle dauernd beobachtet und bei Schwankungen durch Änderung des Potentials der Abtastblende wieder berichtigt. Die Regelung der Helligkeit an dieser Stelle hat den Vorzug der Einfachheit und Billigkeit. Auch eine vollständige Sperrung des Elektronenflusses, z. B. während des Zeilen-und Bildrücklaufes, ist durch einen entsprechend starken negativen Spannungsstoss auf die Blende leicht zu erreichen.
In Fig. 3 ist beispielsweise gezeigt, wie innerhalb der Abtastblende ein exzentrisch liegender Durchgangsquerschnitt für die Elektronen vorgesehen werden kann. Die Figur stellt einen Schnitt rechtwinklig zur Röhrenachse dar. Die Blende 6 der Fig. 1 ist hier nicht mehr als kreisförmig durchbohrte Scheibe ausgebildet, sondern sie besteht aus zwei durch einen Schlitz 20 getrennten, gegeneinander isolierten Hälften 21 und 22. Zwischen beiden Hälften herrscht eine Spannung. Es möge z. B. die Hälfte 21 auf dem Potential-10 Volt, die Hälfte ?'auf dem Potential-18 Volt liegen.
Da aber immer noch von den benachbarten Elektroden Potentialflächen durch die Öffnung der Abtastblende hindurchgreifen, stellt sich die in der Figur angegebene Potentialverteilung ein, bei der die den Durchgangsquerschnitt der Elektronen definierende Niveaufläche -2 Volt in die linke Hälfte der Öffnung rückt. Die Anordnung kann so getroffen werden, dass die Durchgangsöffnung die Symmetrieebene der Abtastblende gerade berührt. Werden nun die an den Blendenhälften liegenden Spannungen vertauscht, so rückt der Durchgangsquerschnitt in die rechte Hälfte der Öffnung, so dass er nun die Symmetrieebene von der andern Seite her berührt. Es findet also eine Verschiebung der wirksamen Abtastöffnung um den Betrag des Bildpunktdurchmessers statt.
Diese Erscheinung kann ausgenutzt werden, um auf einfache Weise eine Zwischenzeilenrasterung zu erzeugen. Bei der Abtastung eines Teilbildes wird dann nur die halbe Bildfläche abgetastet, indem zwischen je zwei Zeilen eine nicht abgetastete Zeile verbleibt. Bei der Abtastung des nächsten Teilbildes wird dann die wirksame Abtastöffnung in der beschriebenen Weise verschoben, so dass nunmehr gerade die bisher nicht abgetasteten Zeilen abgetastet werden. Das Verfahren bietet den Vorteil, dass die Ablenkspannungen bzw.-ströme normal verlaufen können, also als ob keine Zwischenzeilenrasterung vorgenommen werden sollte, und dass diese Rasterung lediglich durch periodisches Umpolen einer geringen an die Blendenhälften gelegten Spannung bewirkt wird.
Ein entsprechendes Verfahren ist selbstverständlich auch bei einer Zwischenzeilenrasterung mit mehr als zwei Teilbildern möglich. In diesem Fall muss der wirksame Abtastquersehnitt ebensoviel verschiedene Stellungen einnehmen, wie Teilbilder erzeugt werden sollen.
Es wurde ferner gefunden, dass die gleichen Wirkungen wie mit einer gegen die Photokathode negativen Abtastblende auch erzielt werden können, wenn die Abtastblende nicht gegen die Photo- kathode, sondern nur gegen die die Abtastblende umschliessende Anodenhülse negativ ist. Die Anoden- hülse weist in der Regel eine Öffnung von grösserem Durchmesser als die Abtastöffnung auf. Wird er
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auf einem Potential von beispielsweise +2000 Volt gegen Photokathode gehalten, die Abtastblende aber nur auf +500 Volt, so durchlaufen die Elektronen dazwischen ein Bremsfeld, welches sie radial nach aussen ablenkt und sozusagen eine elektronenoptische Vergrösserung des Querschnitts bewirkt.
Obwohl in diesem Falle der tatsächliche Durchgangsquerschnitt für die Elektronen mit der geometrischen Öffnung der Abtastblende übereinstimmt, kann dennoch durch Änderung des Potentials der Abtastblende eine Regelung der Rasterfeinheit bzw. der Helligkeit vorgenommen werden, da hiedurch die Vergrösserung geändert wird.
Die Fig. 4 dient zur Erläuterung dieser zweiten Möglichkeit zur Durchführung der Erfindung.
Die Elektronen treten von links durch die Öffnung des Anodenfingers 31 und gelangen dann in das zwischen diesem und der Abtastblende 32 herrschende Bremsfeld. Es sind schematisch die Bahnen der Randelektronen angegeben, aus denen hervorgeht, dass der Querschnitt der Elektronen wesentlich vergrössert wird. Der Öffnung a der Abtastblende entspricht ein wesentlich kleinerer Querschnitt b im Elektronenbündel vor dem Anodenfinger. Es ist klar, dass durch Änderung des Potentials der Abtastblende (bzw. des Anodenfingers) die Vergrösserung des Elektronenquerschnitts und damit das Verhältnis a : b geändert werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Bildzerlegerröhre mit Photokathode und feststehender Abtastblende, dadurch gekennzeichnet, dass das Anodensystem eine Elektrode (6) enthält, an der durch eine Potentialänderung die Rastenfeinheit geregelt werden kann.