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Optisches Absorptionsfilter für Fernsehbildröhren
Die Erfindung betrifft optischeAbsorptionsfilter für solche Fernsehbildröhrsn, deren Leuchtschirm ein Emissionsspektrum mit einem Maximum im bau-violette (bei 4300-4500 Ä) md ein anderes Maximum im gelben Spektralbereich (bei 5.'/00-5900 Ä) hat.
Die üblichen Schwarz-Weiss-Fernsehröhren sind mit einem Leuchtschirm versehen, dessen Leuchtphosphore im Bereiche von 5700-5900 Ä und im Bereiche von 4300-4500 Ä ein Emissionsmaximum haben. Durch additive Mischung des Lichtes der beiden Wellenbereiche entsteht ein nahezu optisches Grau. Zur Reduzierung der störenden Einwirkung des Aussenlichtes ist es bekannt, vor den Fernsehröhren Filter anzuordnen, deren Durchlässigkeit im wesentlichen mit der Emission des Leuchtschirmes der Röhre übereinstimmt, so dass die Emissionskurve des Leuchtschirmes und die Durchlässigkeitskurve des Filters im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
Hiebei kann man zur weiteren Verstärkung der Kontrastwirkung das zwischen den beiden Durchlässigkeitsmaxima liegende Durchlässigkeitsminimum des Filters noch schärfer ausbilden als das Emissionsminimum zwischen den beiden Emissionsmaxima des Leuchtschirmes. Ausserdem ist es bekannt, durch geringfügige Verschiebung der Maxima des Leuchtschirmes gegenüber den Durchlässigkeitsmaxima des Filters den Farbton des Bildes in einer gewünschten Richtung, z. B. zur Erzielung eines chamoisartigen Farbtones zu beeinflussen.
Die durch das Zusammenwirken von Leuchtschirm und Filter erzielte Aussiebung verhältnismässig enger Spektralbereiche in der Umgebung der Maxima ermöglicht zwar eine exakte Graukompensation, bewirkt aber auf der andern Seite einen ausserordentlich starken Helligkeitsverlust, der bei den kleineren Röhren durch die Nachregelung der Röhrenhelligkeit wieder ausgeglichen werden kann. Bei den etwa seit dem Jahre 1950 verwendeten grösseren Bildröhren ist die verfügbare Helligkeitsreserve nicht so gross wie bei den kleineren Bildröhren, so dass die Helligkeit des Bildes bei Vorschaltung der Filter in störender Weise vermindert wird.
Dieser grundsätzliche Mangel der Filter, welcher insbesondere dort auftritt, wo die Helligkeitsreserven der Röhren nicht stark genug sind, wird gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass das Filter ein Durchlässigkeitsmaximum im Bereiche der höchsten spektralen Empfindlichkeit des Auges (also bei etwa 5400 - 5800 Á) hat, während das Filter im Bereiche des im blau-violetten Wellenbande liegenden Emissionsmaximums des Leuchtschirmes keine oder nur eine verhältnismässig geringe Durchlässigkeit aufweist.
Es hat sich nämlich herausgestellt, dass das Emissionsmaximum des Leuchtschirms im bau-violette Spektralbereich auf die Helligkeit des Leuchtschirmbildes einen nur uncergeordneten Einfluss hat, da die Empfindlichkeit des Auges im Vergleich zu der maximalen spektralen Empfindlichkeit im Wcllenlängen- bereich von 5705 - 5724 Á vollkommen vernachlässigt werden kann. Der Zweck dieses bisher vorgesehenen, im Blau-Violetten liegenden Emissionsmaximus liegt in der Graukompensation des Leuchtschirmlichtes des zweiten im gelben Spektralbereich liegenden Emissionsmaximums.
Wie ausgedehnte Versuche gezeigt haben, besitzen viele Personen im Spektralbereich von 4400 Ä, in dem das eine der Maxima des Leuchtschirmes liegt, überhaupt keine Empfindlichkeit, so dass es nicht erforderlich ist, das Filter diesen Maxima anzupassen. Erfindungsgemäss ist daher ein Filter vorgesehen, das zur Erzielung einer möglichst geringen Helligkeitsdämpfung ein Durchlässigkeitsmaximum im Bereiche der höchsten spektralen Empfindlichkeit des Auges (also bei etwa 5600 A) hat, während das Filter die blau-violette Emission der Fern-
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sehbildröhre im wesentlichen absorbiert.
Hiebei ist es nicht mehr notwendig, das im Gelben liegende Emissionsspektrum in seiner Bandbreite schmal zu halten, wodurch ein grosser Helligkeitsverlust entsteht, Das Filter kann vielmehr ohne Rücksicht auf das zweite, im Blau-Violetten liegende Emissionsmaximum gewählt werden, wodurch sich eine weit höhere absolute Lichtdurchlässigkeit im maximalen Empfindlichkeitsbereich des Auges ergibt. Dem Filter kann nunmehr ein ziemlich breiter, in der Umgebung der maximalen Augenempfindlichkeit liegender Durchlassbereich gegeben werden, so dass nur ein Bruchteil des bei den bekannten Filtern absorbierten Lichtes nicht durchgelassen wird.
Da dieser Durchlassbereich sich über den ganzen Bereich der maximalen Augenempfindlichkeit erstreckt, wird das Le. uchtschirmbild nahezu ohne Helligkeitsverlust durch das Filter sichtbar, während die Graukompensation bereits durch die in diesem Durchlässigkeitsbereich mit hindurchgelassenen komplementären Wellenbereiche bewirkt wird.
Das Vorhandensein eines zweiten Durchlässigkeitsmaximums ist für das erfindungsgemässe Filter nicht unbedingt notwendig. da die Helligkeitsanforderungen durch das breite Durchlässigkeitsband im gelben Spek- tialberelch erfüllt werden und die Graukompensation ebenfalls bereits durch die komplementären Wellenlängenbereiche, die sich innerhalb des Durchlässigkeitsbereiches in der Umgebung des Durchlässigkeitsmaximums befinden, in befriedigendem Masse erfüllt wird, während anderseits ein leicht gelblicher Farbton aus Gründen der psychologischen Farbtonwirkung durchaus erwünscht sein kann.
Es ist zwar bereits bekannt, den Spektralbereich von 4000 - 5400 dadurch dem Auge fernzuhalten, dass vor ihm ein Brillenglas in Form eines Interferenzfilters vorgeschaltet wird. das diesen Spektralbereich reflektiert. Die Ausbildung eines Vorsatzfilters einer Fernsehröhre als Interferenzfilter würde aber nicht zu einer Dämpfung des Raumlichtes führen. Die Erfindung wird weiter auch nicht durch die ebenfalls vorbekannten Filter vorweggenommen, welche eine grün-blaue Durchlässigkeit haben und gelb absorbieren.
Um dem Filter eine Durchlässigkeitscharakteristik zu geben, die dem spektralen Verlauf der Augenempfindlichkeit entspricht, können zwei komplementäre Farbstoffe mit hoher Gelbdurchlässigkeit, z. B. ein grüner und ein roter Farbstoff, Verwendung finden, wie weiter unten an Hand der Figuren erläutert werden wird.
Eine Verbesserung der Graukompensation des Filters wird erfindungsgemäss vorzugsweise durch eine verstärkte Durchlässigkeit im Spektralbereich von 4910 - 4930 erzielt. Durch diesen Spektralbereich, der nach unserer heutigen Kenntnis praktisch für den gesamten Orange-Rot-Bereich des sichtbaren Lichtes komplementär ist, wird eine einwandfreie Graukompensation durchgeführt, zumal er noch innerhalb des Bereiches einer beträchtlichen Augenempfindlichkeit liegt. Soweit ein chamoisfarbener gelber Farbton nicht graukompensiert wird, ist dies unerheblich, da man bereits unter Zuhilfenahme besonderer Filter einen solchen Farbton absichtlich erzeugt, weil er erfahrungsgemäss gegenüber den als zu kalt empfundenen grauen oder grau-blauen Farbtönen bevorzugt wird.
Im Gegensatz zu den bekannten Filtern erfolgt also beim erfindungsgemässen Filter die Gradkompensation nicht mit dem intensitätsmässig vollkommen unwirksamen Licht im Wellenlängenbereich von 4400-4600 Ä, sondern mit dem Lichte eines Wellenlängenbereiches (4930 ) der noch in der Nähe des Empfindlichkeitsmaximums des Auges liegt, wodurch die Helligkeitsverhältnisse noch verbessert werden können.
Um ein Durchlässigkeitsmaximum im Bereiche der Wellenlänge von 4910 - 4940 zu erzielen, muss die Auswahl der verwendeten grünen und roten zueinander komplementären Filterfarbstoffe so getroffen werden, dass diese Farbstoffe neben der erforderlichen hohen Gelbdurchlässigkeit ein Maximum in dem genannten zur Graukompensation dienenden Wellenbereich haben. Die Filter, welche die letztgenannte Forderung erfüllen, haben gegenüber den bei Fernsehröhren bisher bekannten Selektivscheiben mit einem Maximum der Durchlässigkeit bei 4500 - 4700 und einem Minimum zwischen 4900 und 5700 den weiteren Vorteil, dass ihre Farbwirkung kaum vom Einfluss des Aussenlichtes abhängig ist.
Während die bekannten Selektivfilter in den frühen Morgenstunden rötlich, bei normaler Tagesbeleuchtung grau und im Glühbirnenlicht grün erscheinen, bleibt der Farbton bei den erfindungsgemässen Filtern mit einem Durchlässigkeitsmaximum bei etwa 4930 und 5700 unter den verschiedensten Beleuchtungsbedingungen grau. Infolge des ausserordentlich weiten Bereiches komplementärer Farbtöne, welche in einem engen Wellenbereich in der Umgebung von 4930 kompensiert werden können, ist die Unabhängigkeit der Graukompensation von wechselnden Aussenlichteinflüssen absolut gesichert, wodurch sich ein erheblicher Gebrauchsvorteil ergibt.
Im nachfolgenden wird die Erfindung an Hand der anliegenden Figuren erläutert.
Fig. l veranschaulicht drei verschiedene Diagramme der Emissionscharakteristik von Leuchtschirmen, die sich in Deutschland im Handel befinden ; Fig. 2 ist eine Emissionscharakteristik eines in den USA ver-
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wendeten Leuchtschirmes ; Fig. 3 veranschaulicht die spektrale Empfindlichkeitskurve des Auges ; Fig. 4 veranschaulicht die selektive Absorption dreier Farbstoffe, mit welchen ein erfindungsgemässes Filter zusammengestellt wird ; Fig. 5 ist die spektrale Empfindlichkeit eines aus den Farbstoffen gemäss Fig. 4 zusammengesetzten Filters.
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schirmen ebenfalls ungefähr bei derselben Wellenlänge liegt. Die Ordinateneinheiten sind auf das höchste Maximum der Emission bezogen, wobei als relative Emissionsstärke für den höchsten Emissionswert die Zahl 100 gesetzt ist.
Die Fig. 2, welche die Charakteristik des Leuchtschirmes einer amerikanischen Fernsehröhre zeigt, bietet im wesentlichen dasselbe Bild der spektralen Emission, wobei jedoch das bei 4930 liegende Emissionsminimum deutlicher ausgeprägt ist als bei den Leuchtschirmen gemäss Fig. 1.
In Fig. 3 sind drei verschiedene spektrale Empfindlichkeitskurven des Auges aufgetragen, die von verschiedenen Versuchspersonen herrühren. Wie aus diesen Kurven hervorgeht, ist die Empfindlichkeit des
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maximum haben, das menschliche Auge überhaupt nicht oder kaum mehr anspricht.
Zum Herabsetzen der schädlichen Wirkung des Raumlichtes auf den Kontrast des Fernsehbildes wird nun erfindungsgemäss die Durchlässigkeitskurve des Filters an den Empfindlichkeitsverlauf des Auges angeglichen. Um auf beiden Seiten des Maximums der Filterdurchlässigkeit einen entsprechenden Kurvenverlauf zu erhalten wie bei der Empfindlichkeitscharakteristik des Auges, können z. B. rote und grüne Farbstoffe als Komplementärfarben angewendet werden, deren additive Durchlässigkeitscharakteristik den Kurvenverlauf des Filters in geeigneter Weise beeinflusst. In Fig. 4a ist die Charakteristik eines roten Farbstoffes gegeben, der eine relativ hohe Gelbdurchlässigkeit und einen starken Abfall der Durchlässigkeit im Grüngebiet aufweist.
Der verwendete grüne Farbstoff (Fig. 4b) weist ein Maximum der Durchlässigkeit im Gelbbereich auf, während er im roten oder orangefarbenen Wellenbereich einen starken Durchlässigkeitsabfall hat. In Fig. 4c ist endlich der Durchlässigkeitsverlauf des gelben Filterfarbstoffes in Abhän- gigkeit von der Wellenlänge aufgetragen. Bei gleichzeitiger Verwendung der in Fig. 4 in ihrer Durchlässigkeit dargestellten Farbstoffe ergibt sich (vgl. Fig. 5) ein Durchlässigkeitsmaximum bei 5700 und ein anderes kleineres Durchlässigkeitsmaximum bei 4930 , welches eine ausreichende Graukompensation der rötlichen Wellenbereiche des Lichtes gewährleistet.
Bei Vorschaltung des neuen Filters vor den Bildschirm eines Fernsehgerätes, das in einem beleuchteten Raum betrachtet wird, trifft das Raumlicht durch das Filter auf den Röhrenboden und wird von diesem in das Auge des Beschauers reflektiert. Infolge der etwa 50 % igen Dämpfung des Filters an denbeiden Flanken des gelben Durchlässigkeitsbereichs (also bei etwa 6300 im Grün und etwa 6300 im Orange) wird der Grün- und Orange-Anteil des störenden Raumlichtes bei jedem Durchgang durch das Filter um 50 %, bei dem zweimaligen Durchgang also um insgesamt 75 %, herabgesetzt. Die tatsächliche Damp- füng ist noch grösser, weil der Röhrenboden das auftreffende Licht nicht 100 % ig reflektiert.
Demgegen- über wird das aus der Röhre stammende gelbe Licht infolge der etwa 75 % igen Durchlässigkeit des Filters im Bereich von 5700 wegen des nur einmaligen Durchgangs durch das Filter nur um 25 % geschwächt.
Diese Dämpfung der Gelbdurchlässigkeit um nur 25 % kann als sehr gering angesprochen werden, da bereits eine gewöhnliche Sicherheitsglasscheibe das hindurchtretende Licht um 15% dämpft, während die üblichen Doppelverglasungen mit Blankglas bereits ebenfalls eine Dämpfung von 25 % vornehmen, die aber vom Beschauer visuell kaum bemerkt wird.
Ausführungsbeispiel
In 1 kg einer Lösung von 200 g Polyvinylbutyraldehyd und 100 g Dibutylphthalat werden die folgenden Farbstoffe gelöst : 0, 6 g eines von den Badischen Anilin-und Sodafabriken A. G. unter der Bezeichnung Encelack grün G vertriebenen Farbstoffs. Der Farbstoff ist ein Phthyloeyaninfarbstoff, der durch Verteilung von 30 g Heliogen-grün in 44 Teilen Kollodiumwolle und 26 Teilen Dibutylphthalat gewonnen wird.
0, 05g eines von den Farbenfabriken Bayer unter der Bezeichnung Ceresrot BB vertriebenen Farbstoffs der chemischen Bezeichnung o-Aminoazetoluolazo-ss-Naphtol.
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0, 05 g eines von den Farbwerken Hoechst uiter der Bestellnummer 831026 Fettgelb 3 G vertriebenen Azofarbstoffs.
Die Lösung wird auf einer Glasscheibe zu einem dünnen Film vergossen und in der üblichen Weise mit einer zweiten Glasscheibe zu Sicherheitsglas vereinigt.
Die Farbstoffe sind miteinander verträglich und können also gemeinsam in die Zwischenschicht einer Verbundsicherheitsglasscheibe eingebettet werden. Sie haben eine ausreichende Lichtechtheit und halten die bei der Herstellung von Verbundsicherheitsglas auftretenden Verarbeitungstemperaturen ohne weiteres aus. Die Durchlässigkeitskurven der drei genannten Farbstoffe sind in Fig. 4 des Patentes dargestellt.
An Stelle der aufgeführten Farbstoffe können auch andere unter den angegebenen Bedingungen lichtechte Farbstoffe verwendet werden, welche die in der Fig. 4 dargestellten Absorptionskurven haben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Optisches Absorptionsfilter für Fernsehbildröhren zur Kontrasterhöhung, wobei das Emissionsspekcum des Leuchtschirmes der Fernsehbildröhre ein Maximum im blau-violetten und ein anderes Maximum im gelben Spektralbereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung einer möglichst geringen Helligkeitsdämpfung das Filter ein Durchlässigkeitsmaximum im Bereiche der höchsten spektralen Empfindlichkeit des Auges (also bei etwa 5600 A) hat, während das Filter die blau-violette Emission der Fernsehbildröhre im wesentlichen absorbiert.
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