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Bildschirm für Braun'sche Röhren.
Die Erfindung betrifft Kathodenstrahlröhren zur Aufzeichnung von Fernsehbildern, Oscillogrammen u. dgl. und bezieht sich insbesondere auf einen Bildschirm zur Sichtbarmachung der Aufzeichnung im auffallenden Licht oder durch Projektion.
In Braunschen Röhren werden normalerweise selbständig leuchtende, insbesondere fluoreszierende Bildschirme verwendet. Es ist auch bekannt geworden, die Schirme aus sehr fein verteiltem Metall, beispielsweise sehr dünnen Folien oder Metallgeweben, herzustellen. Diese Metallschirme zeigen bei Beschiessung durch den Kathodenstrahl sehr starke lokale Erhitzung, die von der Strahlintensität abhängig ist, so dass sie zur Aufzeichnung von Fernsehbildern geeignet sind. Beide Schirmtypen, sowohl der Fluoreszenzsehirm als auch der als Temperaturstrahler wirkende Metallschirm haben jedoch den Nachteil einer durch die Leistungsfähigkeit des Kathodenstrahles und den elektrisch optischen Nutzeffekt des Schirms begrenzten Leuchtstärke.
Gemäss der Erfindung wird vollkommen auf einen selbständig leuchtenden Bildschirm verzichtet und es wird ein Bildschirm benutzt, der unter dem Einfluss der durch den Kathodenstrahl erzeugten Wärme seine Farbe oder sein Reflexionsvermögen ändert, so dass das Fernsehbild nicht als leuchtendes Kontrastbild erscheint, sondern zu seiner Betrachtung mit einer fremden Lichtquelle oder durch Tageslicht beleuchtet werden muss. Diese Zuhilfenahme fremder Lichtquellen beseitigt die lichttechnische Schwierigkeit vollkommen, so dass eine Betrachtung in unverdunkelten Räumen oder eine Projektion auf beliebige Formate entweder episkopisch oder diaskopisch möglich ist.
Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand an Hand der Figuren näher erläutert, in denen Fig. 1-3 eine graphische Darstellung des Verhaltens eines Schirmes, Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Schirm, Fig. 5 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen Temperatur und Färbung eines Schirmes und Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel für episkopische Projektion zeigt.
Um einen Bildschirm mit veränderlicher Farbe herzustellen, wird ein Farbstoff benutzt, dessen Farbe von der Temperatur abhängt und bei dem der Farbumschlag entweder sprunghaft oder in einem bestimmten Temperaturintervall stattfindet. Für diesen Zweck sind beispielsweise geeignet : SilberQuecksilber-Jodid, Kupfer-Quecksilber-Jodid oder ein Gemisch aus beiden. Die Umschlagstemperaturen dieser Farbstoffe liegen zwischen 40-120 und variieren mit dem Mischungsverhältnis. Auch das Temperaturintervall, in dem der Umschlag erfolgt, lässt sich durch Mischung mehr oder weniger steil gestalten.
Würde der einzelne Bildpunkt nur in dem Augenblick, wo der Kathodenstrahl ihn beschiesst, erwärmt sein, also auch nur während dieser kurzen Zeit einen Farbumschlag zeigen, so würde ein sehr flaues Bild entstehen ; denn wenn der Bildpunkt während der Bildpunktzeit die Farbe hat, die der hohen'Temperatur entspricht und während der ganzen übrigen Zeit die zur niedrigen Temperatur gehörige Farbe aufweist, so würde sich dem Auge eine Mischfarbe darbieten, die einen sehr geringen Anteil an Warmfarbe hat und im wesentlichen durch die Kaltfarbe bedingt ist. Der anzustrebende Zustand ist der, dass jeder Bildpunkt seine ihm durch den Kathodenstrahl erteilte Farbe bis kurz vor dem Zeitpunkt beibehält, in dem ihn der Kathodenstrahl von neuem trifft, jedoch vor dem neuen Auftreffen des Strahles auf seinen Anfangswert möglichst sprunghaft zurückgegangen ist.
Dieser Zustand lässt sich bei Materialien erreichen, die ihre Farbe sprunghaft mit der Temperatur ändern und infolgedessen zunächst nur zur Wiedergabe von Schwarz-Weiss-Bildern geeignet sind.
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Fig. 1 zeigt den Verlauf der Temperatur eines Schirmteilchens in Abhängigkeit von der Zeit.
Ein solcher Schirm wird z. B. mittels einer fremden Wärmequelle während des Betriebes bis auf eine Betriebstemperatur a vorerwärmt, so dass eine kleine Temperaturerhöhung durch den Kathodenstrahl den Farbumschlag bei der Temperatur b bewirkt. Durch passende Wahl der Wärmeträgheit jedes Schirmpartikels kann man den exponentiellen Temperaturabfall der Schirmteile so einrichten, dass gerade nach einem Bildwechsel tb das Schirmteilchen durch die Temperatur hindurch geht, bei der der Farbumschlag erfolgt, so dass auf diese Weise eine sprunghaft und optimal verlaufende Farb- änderung stattfindet.
Ein solcher Schirm lässt sich auch zur Wiedergabe von Bildern mit Halbtönen ausnutzen, wenn man das Verhältnis der Zeiten, während der das Schirmteilchen die eine oder die andere Farbe zeigt, verändert. Wird z. B. nach Fig. 2 während der ersten Bildwechselzeit ib die Temperatur bis zum Punkt c gesteigert, so erscheint der Bildpunkt in der Farbe der hohen Temperatur. Wird bei der nächsten Beschiessung die Temperatur nur bis d gesteigert, so erscheint der Bildpunkt bei genügender Kleinheit der Zeit tb dem Auge als Halbton, um schliesslich bei ganz schwacher Erwärmung etwa bis zum Punkt e angenähert die Grundfarbe zu zeigen.
Ein weiterer Weg zur Erzeugung von Halbtonbildern besteht in der Verwendung von Materialien, deren Farbänderung in einem weiteren Temperaturbereich erfolgt (Fig. 3), so dass man durch verschiedene Kathodenstrahlintensitäten und daraus resultierende verschieden starke Erwärmungen alle dem Temperaturbereich/-g entsprechenden Zwischenwerte herstellen kann. In diesem Fall wird das Bild immer einen gewissen Verlust an Kontrastreichtum dadurch aufweisen, dass die Temperatur der Schirmteile während eines Bildwechsels exponentiell absinkt. Doch wird auch hier der Kontrastreichtum ein Optimum erreichen, wenn der Abfall so bemessen ist, dass die hellen Bildschirmteile nach einem Bildwechsel ihre normale Temperatur wieder erreichen (Fig. 3).
Um die Wärmeträgheit der Schirmteile auf das oben erwähnte Mass zu bringen, wird die Wärmeisolation der einzelnen Teile passend beeinflusst. Beispielsweise wird, wie in Fig. 4 dargestellt, zwischen Glasträger 1 und Bildschirm 3 eine lockere Zwischenschicht 2 aus Quarzpulver angebracht und so die Isolation der Bildschirmteile voneinander und von ihren Glasträgern verbessert. Zur Verringerung der Wärmeisolation kann man das Material beispielsweise in ein Bindemittel einbetten, wie etwa Wasserglas.
Wie bereits bei den Materialien mit sprunghafter Farbänderung erwähnt, empfiehlt es sich auch bei den Materialien mit stetiger Farbänderung den Schirm durch fremde Wärmequellen vorzuwärmen. Man bringt dann den Schirm auf die Temperatur T1 (Fig. 5), bei der die Farbänderung einsetzt, so dass die zusätzliche Erwärmung des Kathodenstrahles die Farbe des Bildschirmes vom unteren Knick der Farbkennlinie steuert.
Die maximale Strahlleistung wird dann so eingerichtet, dass sie eine Temperaturerhöhung bewirkt, die den oberen Knick der Farbkennlinie T2 erreicht, d. h. die maximale Übertemperatur des jeweils beschossenen Bildpunktes muss gleich dem Umschlagsintervall sein. Diese Bedingung lässt sich dadurch besonders leicht erreichen, dass man Braunsche Röhren mit Nachbeschleunigung benutzt und durch Regelung der Nachbeschleunigungsspannungen die maximal auftretende Strahlleistung auf den geforderten Wert bringt. Die nötige Vorerwärmung des Bildschirmes kann man durch erwärmte Flüssigkeitsbäder, wie sie in Fig. 6 dargestellt sind, erreichen. Hier stellt 4 die Braunsche Röhre dar, 5 den Bildschirm und 6 ein Wasserbad, welches durch Tauchsieder 7 erwärmt wird.
Handelt es sich um eine Anordnung, bei der die Bilder projiziert werden sollen, so ist es zweckmässig, die zur Projektion benutzten Lichtquellen 8 gleichzeitig zur Erwärmung der Schirmfläche zu benutzen.
. Bei einem Farbstoff, bei dem die dunkle Färbung der hohen Temperatur entspricht und die helle Färbung der tiefen, wird es erforderlich, die Bildimpulse als negativ auf die Braunsche Röhre zu geben, da bei solchen Farben eine Bildumkehr auf dem Bildschirm stattfindet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kathodenstrahlröhre zur Aufzeichnung von Fernsehbildern u. dgl. mit einem nicht selbständig leuchtenden Bildschirm, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildschirm in Abhängigkeit von der durch den Kathodenstrahl erzeugten Wärme seine Farbe oder sein Reflexionsvermögen ändert.