Elektronenstrahlröhre für Zwecke des Fernsehens, der Bildtelegraphie usw. Die Erfindung bezieht ,sich auf Elek tronenstrahlröhren für Zwecke des Fernse hens, der Bildtelegraphie usw. Die Elektro- nenstrahlröhren können sowohl zur Sendung als auch zum Empfang benutzt werden. Im Sender und im Empfänger werden die Elek tronenstrahlen synchron so gesteuert, @dass die Bildebenen in übereinstimmender Weise ab- getastet werden.
Es ist nun sowohl im .Sender wie im Emp fänger eine möglichst grosse Bildfläche er wünscht. Im Sender ist sie erwünscht, um das zu übertragende Bild möglichst genau abtasten zu können.
Noch wichtiger ist die Grösse der Bild fläche beim Empfänger. Das Fernsehen wird erst dann seine volle Bedeutung erlangen können, wenn das erzeugte Bild genügend gross ist, um gleichzeitig von sämtlichen im Zimmer oder gar von sämtlichen in einem Kinotheater anwesenden Personen .deutlich gesehen werden zu können.
Der Vergrösserung der Bildfläche stehen aber bei den jetzigen Kathodenstrahlröhren sehr erhebliche Hindernisse im Wege. Zu nächst müssten die Kathodenstrahlröhren eine ausserordentliche Länge erhalten. Hierdurch würden nicht nur die Kosten der Röhren ausserordentlich erhöht, was namentlich für die Empfangsapparate, die doch für das allgemeine Publikum erschwinglich bleiben müssen, praktisch unmöglich wäre, sondern es würde auch die genaue Bildübertragung gestört werden. Eine für ein Kinotheater ausreichende Bildgrösse von zum Beispiel 3 X 3 m würde mit den jetzigen Kathoden strahlröhren praktisch überhaupt nicht erziel bar sein, da die Röhren eine Länge von etwa 15 m und darüber erhalten müssten.
Es ist auch praktisch. kaum möglich, etwa ein kleineres Fernsehbild auf optischem Wege durch Projektion zu vergrössern, da bekannt lich auf .diesem Wege etwa 98 bis 99 % der Lichtstärke des Fernsehbildes verloren gehen würden.
Durch eine grosse Länge der Röhren wird aber auch die Genauigkeit der Bildübertra gung gestört, da die einzelnen Elektronen auf ihrem langen Wege sich gegenseitig ab stossen und ausserdem entsprechend öfter die Möglichkeit haben, mit Gasmolekülen zusam men zu stossen, wodurch eine Zerstreuung des Elektronenstrahlenbündels bewirkt wird. Ausserdem ist bei einem langen Weg der Elektronenstrahlen der Einfluss des erdmag- netischen Feldes und anderer störender Fremdfelder entsprechend gross.
Gemäss der Erfindung wird bei einer ver hältnismässig kurzen Elektronenröhre für Zwecke des Fernsehens, der Bildtelegraphie usw: ermöglicht, eine grosse Bildfläche zu schaffen, die oben genannten Übelstände zu vermeiden dadurch, dass ein im Innern :der Elektronenröhre in einer Ebene, der ersten Bildebene, erzeugtes Elektronenbild, das nicht eichtbar gemacht wird, in einer zweiten Bildebene vergrössert abgebildet wird. Dieses vergrösserte Elektronenbild kann entweder selbst sichtbar gemacht werden, oder es kann gleichfalls unsichtbar bleiben, und einer oder mehreren weiteren Vergrösserungen unterwor fen werden.
Es ist bekannt, dass die Elektronenstrah- len, in analoger Weise wie die Lichtstrahlen durch Linsen, zum Beispiel durch elektro magnetische Sammelspulen oder durch elek trostatische Elektroden, gesammelt werden können, und dass auf dieser Eigenschaft der Elektronenstrahlen eine sogenannte "Elek- tronenoptik" gegründet worden ist,
.die ins besondere zum Bau von "Elektronenmikros- kopen" zur Erzielung einer ein- oder mehr stufigen Vergrösserung eines reellen Elek tronenbildes benutzt wurde. Dabei handelt es sich aber immer um die Vergrösserung ruhen .der Bilder, dagegen nicht um Zwecke des Fernsehens oder der Bildtelegraphie, bei wel chen das Objekt oder das, Bild punktweise übertragen und punktweise abgetastet wird.
Ein ruhendes reelles Elektronenbild, das in einer oder mehreren Stufen vergrössert wer den soll, ist zum Beispiel bei den Empfangs apparaten für Fernsehzwecke oder Bildtele graphie überhaupt nicht vorhanden, sondern es werden in der Ebene des reellen Bildes nur nacheinander punltwei.se die helleren oder dunkleren Elektronenbildelemente ent sprechend der Abtastung erzeugt.
Gerade für die Zwecke des Fernsehen, und der Bildtelegraphie können nun durch die Vergrösserung der in der Abtastperiode entstehenden Elektronenbilder ganz besondere technische Vorteile erzielt werden, welche bisher noch nicht erkannt und verwirklicht worden sind.
Die Vergrösserung des Elektronenbildes innerhalb der Elektronenstrahlröhre durch Projektion der ersten Bildebene auf die zweite Bildebene erfordert eine viel geringere Bau länge der Röhre als sie die unmittelbare Er zeugung eines gleich grossen Elektronenbil des in einer gewöhnlichen Röhre erfordern würde. Umgekehrt wird durch diese Ver grösserung ermöglicht, das erste Elektronen bild beliebig klein zu halten, wodurch die genaue Steuerung erleichtert, die erforderli chen Steuerspannungen verringert, die Grösse und die Kapazität der Ablenkplatten ver kleinert, die Herstellungskosten der Röhre herabgesetzt und der Betrieb der Röhre er leichtert und vereinfacht werden.
In gleicher Weise, wie durch Hinterein- anderschaltung von optischen Linsen die Ver grösserung eines sichtbaren Objektes inner halb weiter Grenzen gesteigert werden kann, ist es möglich, das unmittelbar nicht sicht bare Elektronenbild zum Beispiel mit Hilfe von einem oder mehreren, gleichfalls nicht sichtbaren, Zwischenbildern innerhalb sehr weiter Grenzen zu vergrössern, und zwar bei verhältnismässig geringer Baulänge der Elek tronenröhre.
Die Erfindung ist für Elektronenröhren verschiedenster Bauart verwendbar.
In den Fig. 1 bis 3 sind schematisch einige Ausführung beispiele der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Elektronenstrahlröhre, welche alsSender für Fernsehbilder verwend bar ist.
<B>10</B> ist die Vakuumröhre, welche an ihrem un tern Ende 11 trichterförmig erweitert ist. Die Elektronen werden durch die Glühkathode 12 erzeugt und zur Anode 13 hin durch die Spannung der zwis-ehen der Anode und der Kathode liegenden Batterie 14 beschleunigt.
Das aus der Anode 13 austretende Elektro- nenstrahlbündel wird nun durch die Sammel spule 15 nicht in die die Röhre abschliessende Ebene 16, sondern in eine im Innern der Röhre liegende Ebene 17, die "erste Bild ebene" konzentriert. Das Strahlenbündel wird nun in an sich bekannter Weise durch die Elektronenpaare 18, 19,so gesteuert, dass ,der Brennpunkt in der ersten Bildebene 17 eine Sinuslinie oder Zickzacklinie beschreibt. Das Bild dieser Linie wird nun mittelst,der genau einstellbaren Sammelspule 20 in .der Ebene 16 vergrössert abgebildet.
In der Ebene 16 befindet sich ein System von kleinen, in der Ebene 16 dicht nebeneinanderliegenden, quadratischen Photozellen 2.1, auf welche in bekannter Weise das zu übertragende Bild 22 mittelst einer Glaslinse 2'3 abgebildet wird. Die der verschiedenen Helligkeit der einzel nen Bildpunkte entsprechend starken Strom stösse werden über die gemeinsame Anode 24 in bekannter Weise dem Gitter einer Ver- stärkerröhre 25 zugeführt und zum Beispiel zur Modulation eines Hochfrequenzsenders verwendet.
Hier beruht -der Vorteil der Er findung darin, @dass bei gleicher Röhrenlänge eine grössere Zahl von Photozellen, also eine feinere Rasterung des zu übertragenden Bil des erzielt werden kann.
Fg. 2 zeigt eine andere Ausführung einer Fernsehsenderröhre.
Von dem zu übertragenden Gegenstand 22 wird durch die Linse 23 durch das Röhren fenster 26 hindurch auf der lichtelektrischen Schicht (Kathode) 27 ein verhältnismässig kleines Bild entworfen. Die aus den einzel nen Punktender lichtelektrischen Schicht 27 je nach ihrer Beleuchtungsstärke in grösserer oder geringerer Zahl austretenden Elektro nen, welche ein dem optischen Bild entspre chendes Elektronenbild darstellen, werden von der Gitteranode 28 durch die Spannung der Batterie 14 beschleunigt.
Die lichtelek- trisehe Schicht 27 stellt hier die erste Bild ebene dar. Das Elektronenbild der ersten Bildebene wird, im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten Anordnung, gleiehzeitig als Ganzes mittelst der Sammelspule 20 auf der zweiten Bildebene 16 abgebildet und als Gan zes durch Steuerung mittelst der Ablenk- plattenpaare 18,
19 im Zickzackwege ver schoben und durch die Spitze der feststehen den Elektrode 29 abgetastet. Die Strom- schwankungen werden in bekannter Weise ,der Verstärkerröhre 25 zugeführt.
Die starke Vergrösserung durch die sehr nahe an die Kathode 27 herangerückte Sammelspule 20 gestattet, die Bildfläche 217 und damit den Querschnitt des von ihr aus gehenden Strahlenbündels sehr klein zu hal ten, was kleine Abmessungen und geringe Kapazität der Ablenkplatten ermöglicht. Trotz der starken Vergrösserung hat die Sen derröhre nur eine verhältnismässig kurze Bau länge.
Fig. 3 zeigt eine Empfängerröhre 30, welche im untern Teile 31 trichterförmig er weitert ist. Die Elektronen werden durch die Glühkathode 12 mittelst der Batterie 14 und der Anode 13 erzeugt. Die Intensität ,des Elektronenstrahlenbündels in der Öff nung der Blende 32 wird durch die Steuer elektrode 33 im Rhythmus der vom Sender ankommenden Stromschwankungen geändert.
Die Öffnung der Blende 32, wird durch die Sammelspule 15 in .der im Innern der Röhre liegenden ersten Bildebene 17 abgebildet. Durch die seitliche Steuerung dieses Bild punktes mittelst der Ablenkplatten 18,
19 und durch die gleichzeitige Intensitätssteue rung mittelst der Elektrode 33 entsteht in der Ebene 17 ein Elektronenbild. Dieses Bild wird durch die nahe an die Ebene 17 herangerückte Sammelspule 2'0 in starker Vergrösserung in der Bildebene 16 abgebildet und in bekannter Weise durch eine in dieser Ebene sich befindende fluoreszierende Schicht sichtbar gemacht. Es wird so bei kurzer Baulänge der Röhre ein sehr ,grosses Bild in,der Ebene 16- erzeugt.
Zur Erzielung besonders grosser Bilder ist es ohne weiteres möglich, nicht nur ein Zwischenbild, son dern mehrere Zwischenbilder zu verwenden. Es können auch statt der dargestellten magnetischen Sammelvorrichtungen elektri sche Sammelvorrichtungen oder Kombinatio nen beider zur Vergrösserung der Elektronen bilder verwendet werden.
Cathode ray tube for purposes of television, picture telegraphy, etc. The invention relates to electron beam tubes for purposes of television, picture telegraphy, etc. The cathode ray tubes can be used for both transmission and reception. In the transmitter and in the receiver, the electron beams are controlled synchronously so that the image planes are scanned in a consistent manner.
It is now in both the sender and the receiver as large an image area as possible. It is desirable in the transmitter so that the image to be transmitted can be scanned as precisely as possible.
The size of the image area at the recipient is even more important. Television will only be able to achieve its full significance when the image produced is large enough to be seen clearly by everyone in the room or even by everyone in a cinema theater at the same time.
However, there are very considerable obstacles in the way of enlarging the image area with the current cathode ray tubes. First, the cathode ray tubes would have to have an extraordinary length. This would not only greatly increase the cost of the tubes, which would be practically impossible for the receiving equipment, which must remain affordable for the general public, but the exact image transmission would also be disturbed. A picture size of, for example, 3 X 3 m, which is sufficient for a cinema theater, would practically not be achievable at all with the current cathode ray tubes, since the tubes would have to be about 15 m in length and more.
It's practical too. hardly possible, for example, to enlarge a smaller television picture optically through projection, as it is well known that around 98 to 99% of the luminous intensity of the television picture would be lost in this way.
The length of the tubes also interferes with the accuracy of the image transmission, as the individual electrons repel one another on their long journey and, accordingly, have the opportunity to collide with gas molecules more often, which causes the electron beam to be dispersed . In addition, if the electron beams travel a long way, the influence of the earth's magnetic field and other interfering external fields is correspondingly large.
According to the invention, with a relatively short electron tube for purposes of television, picture telegraphy, etc., it is possible to create a large image area, to avoid the above-mentioned inconveniences by having one inside: the electron tube in one plane, the first image plane, generated electron image, which is not made verifiable, is shown enlarged in a second image plane. This enlarged electron image can either be made visible itself, or it can likewise remain invisible and be subjected to one or more further enlargements.
It is known that the electron beams can be collected in a manner analogous to the light beams by lenses, for example by electromagnetic collecting coils or by electrostatic electrodes, and that so-called "electron optics" are based on this property of the electron beams has been,
. Which was used in particular for the construction of "electron microscopes" to achieve a one or more step enlargement of a real electron image. However, it is always a question of enlarging the pictures, but not of television or picture telegraphy purposes, in which the object or image is transmitted point by point and scanned point by point.
A stationary real electron image that is to be enlarged in one or more stages, for example, does not exist at all in the receivers for television purposes or image telegraphy, but in the plane of the real image only the lighter or darker points are displayed one after the other Electron picture elements generated accordingly to the scan.
Particularly for the purposes of television and image telegraphy, by enlarging the electron images generated in the scanning period, very special technical advantages can be achieved which have not yet been recognized and implemented.
The enlargement of the electron image within the cathode ray tube by projecting the first image plane onto the second image plane requires a much shorter construction length of the tube than it would require the immediate generation of an equally large electron image in an ordinary tube. Conversely, this enlargement makes it possible to keep the first electron image as small as desired, thereby facilitating precise control, reducing the required control voltages, reducing the size and capacity of the deflector plates, reducing the manufacturing cost of the tube and operating the tube be lightened and simplified.
In the same way that the magnification of a visible object can be increased within wide limits by cascading optical lenses, it is possible to use one or more, likewise invisible, intermediate images to create the immediately invisible electron image to enlarge within very wide limits, with a relatively short overall length of the electron tube.
The invention can be used for various types of electron tubes.
1 to 3 some embodiment examples of the invention are shown schematically.
Fig. 1 shows a cathode ray tube which can be used as a transmitter for television images.
<B> 10 </B> is the vacuum tube, which is expanded like a funnel at its lower end 11. The electrons are generated by the hot cathode 12 and accelerated towards the anode 13 by the voltage of the battery 14 located between the anode and the cathode.
The electron beam emerging from the anode 13 is now concentrated by the collecting coil 15 not in the plane 16 closing the tube, but in a plane 17 located inside the tube, the "first image plane". The beam is now controlled in a manner known per se by the electron pairs 18, 19 so that the focal point in the first image plane 17 describes a sinusoidal line or a zigzag line. The image of this line is now shown enlarged by means of the precisely adjustable collecting coil 20 in the plane 16.
In the plane 16 there is a system of small square photocells 2.1 lying close to one another in the plane 16, on which the image 22 to be transmitted is imaged in a known manner by means of a glass lens 2'3. The current surges corresponding to the different brightness of the individual pixels are fed in a known manner to the grid of an amplifier tube 25 via the common anode 24 and used, for example, to modulate a high-frequency transmitter.
Here, the advantage of the invention is based on the fact that a larger number of photocells, ie a finer grid of the image to be transmitted, can be achieved with the same tube length.
Fig. 2 shows another embodiment of a television transmitter tube.
Of the object to be transferred 22, a relatively small image is designed through the lens 23 through the tube window 26 on the photoelectric layer (cathode) 27. The electrons emerging from the individual points of the photoelectric layer 27 depending on their illuminance in greater or lesser numbers, which represent an electron image corresponding to the optical image, are accelerated by the grid anode 28 by the voltage of the battery 14.
The light-electrical layer 27 here represents the first image plane. In contrast to the arrangement shown in FIG. 1, the electron image of the first image plane is simultaneously imaged as a whole by means of the collecting coil 20 on the second image plane 16 and transmitted as a whole Control by means of the deflection plate pairs 18,
19 zigzag ver pushed and through the tip of the fixed electrode 29 scanned. The current fluctuations are fed to the amplifier tube 25 in a known manner.
The high magnification by the collecting coil 20, which is moved very close to the cathode 27, allows the image surface 217 and thus the cross section of the beam emanating from it to be kept very small, which enables the deflection plates to have small dimensions and a small capacity. Despite the great increase in size, the transmitter tube is only relatively short.
Fig. 3 shows a receiver tube 30, which in the lower parts 31 it is funnel-shaped. The electrons are generated by the hot cathode 12 by means of the battery 14 and the anode 13. The intensity of the electron beam in the opening of the aperture 32 is changed by the control electrode 33 in the rhythm of the incoming current fluctuations from the transmitter.
The opening of the diaphragm 32 is imaged by the collecting coil 15 in the first image plane 17 located inside the tube. The lateral control of this image point by means of the deflector plates 18,
19 and the simultaneous intensity control by means of the electrode 33 creates an electron image in plane 17. This image is imaged in a high magnification in the image plane 16 by the collecting coil 2'0 moved close to the plane 17 and made visible in a known manner by a fluorescent layer located in this plane. With a short overall length of the tube, a very, large image is generated in plane 16-.
To achieve particularly large images, it is easily possible to use not just one intermediate image, but several intermediate images. Instead of the magnetic collecting devices shown, electrical collecting devices or combinations of both can be used to enlarge the electron images.