Fernseheinriehtnng. Die bisherigen Vorschläge und Versuche für das Fernsehen lassen immer deutlicher erkennen, dass bei denselben physikalische und konstruktive Grenzen bestehen, die nicht oder nur unter Aufwendung grosser wirtschaftlicher Mittel, überwunden werden können.
Immer mehr bricht sich die Über zeugung Bahn, dass die Übertragung von mindestens 8-10 000 Bildpunkten ermög licht werden muss, ehe das Fernsehen lebens fähig wird und an eine Einführung gedacht werden kann. Bei den mechanischen Sy stemen mag die eben genannte Zahl, 15 bis 25 Bilder pro Sekunde vorausgesetzt, etwa die konstruktive Grenze darstellen, die bei den heute bekannten Mitteln nur unter ausser ordentlichem Aufwande erreichbar ist.
Die Lagerung und Justierung der benutzten Zer- leger muss ungemein präzise sein, damit keine Verschiebungen im Bilde eintreten, die mit der Grösse des Bildpunktes vergleichbar sind. Zu den aufgezählten Schwierigkeiten gesellt sich noch die Tatsache, dass bei hohen Bild- punktzahlen mit den üblichen mechanischen Systemen keine genügende Bildhelligkeit bei wirtschaftlicher Betriebsleistung bezw. Steuerleistung für die Lichtquelle zu errei chen ist.
Immer deutlicher ist in neuester Zeit erkannt worden, dass der nächstliegende Weg zur Überwindung der geschilderten physikalischen und konstruktiven Grenzen über die Braunsche Röhre führt.
Die Erfindung befasst sich daher mit einer Einrichtung zur Übertragung von Gegenständen, das heisst sowohl von Dia positiven als auch von sichtbaren Vorgängen, bei der Braunsche Röhren sowohl auf der Sender- als auch Empfängerseite Anwen dung finden. Dabei wird der Kathodenstrahl der Braunsehen Röhre über den Leucht schirm geführt; der vom Leuchtschirm aus gehende Lichtstrahl tastet die zu übertragen den Gegenstände ab.
Bei der Übertragung von sichtbaren Vorgängen wird der Licht strahl auf eine photoelektrische Einrichtung reflektiert, während bei Diapositiven der Abtaststrahl durch das Diapositiv hindurch geht.
Der auf diese Weise in seiner Licht- intensität geänderte Strahl erregt dann, ge gebenenfalls über eine Optik, beispielsweise eine Mattscheibe, eine photoelektrische Zel lenanordnung. Stimmt bei der Übertragung von Diapositiven deren Grösse ungefähr mit der Grösse des rechteckigen Leuchtschirmes überein, so kann der Abtaststrahl das Dia positiv direkt, das heisst unter Fortlassung einer Optik, abtasten.
Es werden vorteilhafterweise an die Ab lenkorgane, vorzugsweise also an die beiden Ablenkplattenpaare einer Braunsehen Röhre, zwei Schwingungen gelegt, welche den Ka thodenstrahl über den Leuchtschirm führen. Zweckmässig verwendet man hierfür zwei Kippschwingungen mit konstanter Ampli tude, so dass auf dem Schirm eine recht eckige Fläche entsteht.
Die rechteckige Leuchtfläche kann nun durch eine Linse oder ein Linsensystem auf dem beispielsweise zu übertragenden Dia positiv, beispielsweise einem Bild eines Film streifens, abgebildet werden, zweckmässig so, dass die abgebildete Fläche gerade das zu übertragende Bild bedeckt oder etwas über deckt.
Dieses Diapositiv kann also durch den abtastenden Strahl punktweise beleuch tet werden und je nach seiner Durchlässig keit gelangt ein mehr oder weniger heller Lichtstrahl auf die hinter dem Diapositiv befindliche Photozellenanordnung, deren Strom durch einen empfindlichen Verstärker verstärkt und direkt über Leitungen oder drahtlos dem Empfänger zugeführt werden kann.
Um nun die Photozellenanordnung über ihre ganze Photoschicht möglichst auszunut zen und um durch die verschiedene Emp findlichkeit der einzelnen Schichtteile der Photozellenanordnung keinen störenden Ein fluss auf die Übertragungsgüte ausüben zu lassen, kann der durch das Diapositiv hin durchtretende, schwach diffuse Strahl stär ker diffundiert werden,
indem zwischen Dia positiv und Photozellenanordnung eine Matt scheibe angeordnet wird. Soll die Aufnahmeeinrichtung für die Aufnahme sichtbarer Vorgänge Verwendung finden, so wird vorzugsweise die auf der Fluoreszenzschicht der Röhre erzeugte leuch tende Fläche durch eine Linse oder ein Lin sensystem auf die zu übertragenden Vor gänge gerichtet und diese durch den sich bewegenden Lichtstrahl abgetastet.
Es hat sich gezeigt, dass die Vereinigung von geringster Trägheit mit grossem elektro optischem Wirkungsgrad für den Bau von Abtastsendern mit Braunsehen Röhren von grundlegender Bedeutung ist. Um eine mög lichst gleichmässige Empfindlichkeit der Oberflächenteile des Schirmes zu erzielen, kann dieser dadurch hergestellt sein, dass in den Kolben Kaliwasserglas gepinselt,
dieses gleichmässig verteilt und hierauf durch eine Düse Cadmium-Wolframat möglichst gleich mässig eingestäubt wird.
Ein ausserordentlicher Fortschritt kann durch Einführung eines neuen, dünnen, sehr gleichmässigen und sehr empfindlichen Schir mes erzielt werden. Bei Verwendung dieses Schirmes konnte auf der Aussenseite der Röhre bei 2800 Volt Anodenspannung und einem Strom von 0,87 Milliampere eine Punkthelligkeit von etwa 1,2 Kerzen erhal ten werden. Die Wirksamkeit des Schirmes übertrifft die bekannten visuell etwa um das Achtfache, photographisch etwa um das Zwei- bis Dreifache.
Gegenüber andern Ma terialien hat dieser Schirm den Vorteil sehr grosser Belastbarkeit. Bei Übergang zu noch höheren Anodenspannungen (4000 Volt steigt die erreichbare Fleckhelligkeit auf zwei bis drei Kerzen bei guten Kathoden. Gegenüber dem Zinksilikat-Phosphor hat das neue Schirmmaterial die Eigenschaft, eine ausserordentlich geringe Trägheit zu besitzen.
Für den Bau eines Braunsehen Röhren senders und auch für Messzwecke ist die Ver einigung geringster Trägheit mit grossem elektrooptischem Wirkungsgrad von fun damentaler Bedeutung. Auch auf der Emp fangsseite bewährten sich die neuen Schirme ausgezeichnet, trotzdem mit ihrer Verwen dung auf die Möglichkeit der Verringerung des Flimmerns durch Nachleuchten verzich tet wird.
Gegenüber den Zinksilikatphospho- ren, die leicht mit den für Empfang günstig sten Nachleuchtezeiten von '/2o bis ih" Se kunde herstellbar sind, scheint die "Grada- tionskurve" sowohl bei dem neuen Schirm, wie bei den früher angewendeten Calcium- Wolframaten günstiger zu liegen. Die Frage der günstigsten Gradationskurve des Schir mes hängt von den Eigenschaften und Ge setzen der angewendeten Lichtsteuerung ab.
Zweckmässig werden mehrere Photozellen oder eine Photoringzelle um das Linsen system angeordnet.
In den Fig. 1 bis 11 der Zeichnung sind ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes und zugehörige graphische Erläuterungen dargestellt.
Die Gesamtanordnung zeigt Fig. 1. Hier ist mit 1 die Braunsche Röhre, mit 2 deren Glühkathode, mit 3 der Wehneltzylinder, mit 4 die Anode, mit 5 und 6 die beiden Ablenkplattenpaare, mit 7 der Fluoreszenz schirm und mit 8 das Linsensystem bezeich net. Des weiteren bezeichnet 15 den Photo- zellenverstärker und 16 ein Netzanschluss. gerät, welches die zum Betrieb der Sende röhre erforderlichen Heiz-, Anoden- und Zy linderspannungen liefert.
Mit 17 ist ein Bild- kippgerät bezeichnet, während mit 18 das Zeilenkippgerät bezeichnet ist. Diese beiden Kippgeräte liegen sowohl an den Ablenk- plattenpaaren 5 und 6 der Senderöhre 1, als auch an den Ablenkplattenpaaren 19 und 20 der Empfangsröhre 21.
Als Sender dient eine Kathodenstrahl röhre mit neuem Schirm. Der Vorteil, auch den Sender mit Braunsehen Röhren arbeiten zu lassen, liegt nicht nur in dem Fortfall mechanisch. bewegter Teile und in der ge ringen, nur durch An- und Ausleuchtzeiten des Fluoreszenzschirmes gegebenen Trägheit des Senders, sondern auch darin, dass in der Versuchsanordnung durch Parallelschaltung der Ablenkplatten, an denen Zeilen- und Bildspannung liegen, es ohne weiteres ge lingt,
den erforderlichen Synchronismus zwi- sehen der Punktlage beim Sender und der jenigen beim Empfänger herzustellen. Beim Sender und Empfänger tastet der Punkt syn chron eine Fläche ab, die bei richtig ge wählten Zeilen- und Bildspannungen als gleichmässig leuchtendes Rechteck auf dem Fluoreszenzschirm sichtbar wird. Das leuch tende Rechteck bei der in Fig. 1 abgebilde ten Senderöhre wird über eine lichtstarke Optik 8 scharf auf dem zu übertragenden Diapositiv oder Filmstreifen 12 abgebildet.
Hinter dem Diapositiv ist eine zweite Optik, beispielsweise eine Mattscheibe 13 und die Photozelle 14 angeordnet. Jeder Augen blicksstellung des Fluoreszenzpunktes ent spricht ein Lichtstrom, der die Photozelle trifft. Die Grösse der entfallenden Licht menge hängt nur ab von der Durchlässigkeit des zu übertragenden Diapositives an der Stelle, wo der Fluoreszenzpunkt momentan über die Optik abgebildet ist.
Nach genügen der, trägheitsloser Verstärkung der Photo ströme steht eine Spannung von einigen zehn Volt zur Verfügung, die zur Licht steuerung der Empfängerröhre dient. Diese Anordnung ermöglicht trotz ihrer grossen Einfachheit unter Anwendung normaler Messröhren, Netzgeräte und Kippgeräte, un ter Verwendung normaler Photozellen, unter Verwendung guter Niederfrequenzverstärker mit einem Verstärkungsgrad von 10 000 bis 100 000 gute Resultate.
Bei der Wahl der Abtastspannung liegt die Entscheidung hauptsächlich zwischen Sinusspannungen oder Kippspannungen. Die Abtastung mit Sinusspannungen hat den Vorteil, dass sie besonders geringe Anforde rungen an Empfänger und Verstärker stellt, und dass die Selektion der Bild- und Zeilen spannung besonders einfach gelingt. Die Er zeugung der Bild- und Zeilenspannung kann leicht in geeigneten Tongeneratoren gesche hen.
So vorteilhaft die Sinusabtastung aus elektrischen Gründen zu sein scheint, so kommt sie trotzdem jedenfalls zur Zeit noch nicht in Frage. Durch die veränderliche Strahlgeschwindigkeit sind bei der Sinus abtastung erhebliche Helligkeitsunterschiede gegeben. Der durch die Umkehrpunkte be grenzte Rand der leuchtenden Fläche er scheint ausserordentlich hell, die Mitte da gegen verhältnismässig dunkel. Man könnte sich hier dadurch helfen, dass man den Bild rand etwas abblendet, eine Massnahme, die auf der Empfängerseite auf jeden Fall emp fehlenswert ist, um ein scharf umrandetes Bildformat zu erhalten.
Ein weiterer Nach teil ist die dann resultierende, gegenüber der Kippabtastung geringere Bildhelligkeit. Die ungleichmässige Geschwindigkeit der Ab ta.stung hat Verschiedenheiten des möglichen Detailreichtums auf der Bildfläche zur Folge. Gerade die . Mitte des Bildes, die zwangs läufig die höchste Aufmerksamkeit auf sich zieht, wird am schnellsten abgetastet und verfügt daher, solange kritische Trägheiten die Wahl der Zeilenfrequenz beeinflussen, über die schlechteste Zeichnung.
Sind in der Übertragungseinrichtung, wie dies jedenfalls in absehbarer Zeit noch der Fall sein wird, kritische Trägheiten gegeben, so verschlech tern dieselben bei Sinusabtastung die Kon turen in der Zeile sehr viel mehr als bei Ab tastung in nur einer Richtung.
Die Träg- heiten bewirken bekanntlich nicht nur eine Konturenverwaschung, sondern eine Ver schiebung der Bildelemente in Richtung spä terer Zeitmomente. Diese Verschiebung fällt bei dem zwangsläufigen Synchronismus der Anordnung (Fig. 1) sofort auf, wenn die Zeilenfrequenz im Vergleich zu - den Träg heiten der Anordnung zu gross gewählt wird.
Bei nicht präziser Lichtsteuerung ist die Verschiebung bereits wesentlich eher zu be obachten als die gleichzeitig einsetzende Konturenverwaschung. Die Verschiebung durch bestehende Trägheiten ist bei Ab tastung in. nur einer Richtung nicht weiter kritisch.
Bei Abtastung in zwei Richtungen, wie es bei Sinusabtastung zwangsläufig der Fall ist, tritt jedoch eine Aufspaltung des Bildes ein, die das Bild ungemein schädigt und die dazu zwingt, . mit unnötig tiefen Zeilenfrequenzen und entsprechend niedrigen Bildpunktzahlen zu arbeiten.
Die Anwen dung von Sinusspannungen für die Ab- tastung, wie überhaupt die Anwendung schwingender Zerleger scheint erst dann in Frage zu kommen, wenn es gelungen ist, alle Übertragungsträgheiten so zu reduzieren, dass die resultierende Trägheit und damit die resultierende Aufspaltung mindestens klei ner ist als die Breite eines Bildpunktes. Es ist nicht undenkbar, dass im Laufe der Ent wicklung bei Anwendung ultrakurzer Wel len, Hochvakuum-Photozellen usw.
die Träg- heiten einmal so reduziert werden können, dass sie gegenüber der aus Bildhelligkeits- gründen begrenzten Bildpunktkleinheit nicht mehr in Frage kommen. Heute ist man noch weit hiervon entfernt. Man könnte daran denken, durch besondere Schaltungen die Strahlr ückführung verdeckt vor sich gehen zu lassen, man würde dann jedoch die Ein- richtung verwickelter gestalten und auf<B>50%</B> der Bildeinzelheiten und Bildhelligkeiten von vornherein verzichten.
Aus den geschil derten Gründen scheint die Abtastung mit konstant bleibender Geschwindigkeit, das heisst die Anwendung von Kippschwingun gen zur Abtastung, vorteilhafter.
Die Erzeugung von Kippspannungen er folgt in bekannter Weise durch Aufladung von Kondensatoren über den Sättigungs- strom einer Elektronenröhre und Entladung über geeignete Glimmlampen. Um die Zeit für den Rücklauf klein zu halten, kommt es darauf an, dass die Glimmlampe eine mög lichst schnelle Entladung des Kondensators bewirkt.
Während bei der Zeilenspannung die für den Rücklauf benötigte Zeit im we sentlichen nur die Zeichnungsmöglichkeiten beschränkt und auch dies nur unwesentlich, da die Zeit für den Rücklauf höchstens 10 der Zeit für den Durchlauf der Zeile be trägt, wird der Rücklauf bei der Bildspan nung sehr unangenehm empfunden. Zur Ver meidung leuchtender Striche, die quer durch das Bildfeld gehen und besonders in dunk len Partien des Bildes störend empfunden werden, kann man Zeilen- und Bildspannung so miteinander verkoppeln, dass der Rücklauf in einer Ecke des Bildes erfolgt.
Unter der Kopplung wird hierbei eine entsprechende Abgleichung der Zeitkonstanten der Ent- ladekreise für Bild- und Zeilenspannung ver standen. Zweckmässig wird, um den oben genannten Nachteil zu vermeiden, die Zeit konstante für den Rücklauf in der Bildrich tung sehr klein gehalten im Gegensatz zu der Zeitkonstante für den Rücklauf in der Zeilenrichtung.
Auf diese Art und Weise gelingt es, den Kathodenstrahllichtpunkt an nähernd der Begrenzungslinie des Bildes folgen zu lassen, da zunächst bei der Ent ladung der beiden Kreise der Kathoden strahl in Richtung zu der ersten Zeile sehr schnell zurückgelenkt wird und der Rück lauf für die Zeile langsamer erfolgt. Selbst verständlich kann man zweckmässig auch die Rücklaufzeit in Bildrichtung grösser machen als die in Zeilenrichtung, so dass zunächst bei Entladung der Kathodenstrahl annähernd längs der letzten Zeile zurückgeführt und dann am Rande des Bildes zum Anfangs punkt zurückgeführt wird.
Mit der unten angegebenen mechanischen Entladung des Kippkondensators bei dem Filmsender ist die Rücklaufzeit so verkürzt, dass Störungen nicht mehr zu beobachten sind. Zur Erzeu gung beliebiger Bildformate wurden mehrere Sätze Glimmlampen hergestellt, die inner halb der gewünschten Grenzen verschiedene Zünd-Lösch-Spannungsbereiche aufweisen und nach Einsetzung in die Kippgeräte ent sprechende Kippspannungen liefern. Die Kippspannungen werden so gewählt, dass auf dem Fluoreszenzschirm Rechtecke entstehen, deren Ecken sich bis an die Krümmung des Schirmes erstrecken.
Da die Grösse des ge steuerten Lichtpunktes heute noch im we sentlichen die Bildschärfe beeinträchtigt, wird man auf die volle Ausnutzung des For mates nur ungern verzichten.
Zur Wahl der Zeilen- und Bildfrequenz ist folgendes zu bemerken: Die erforderliche Bildfrequenz hängt davon ab, ob der Schirm der Empfängerröhre nachleuchtet oder nicht. Mit geeignet nachleuchtenden Schirmen kann die Bildfrequenz bis auf fünf bis acht Bilder pro Sekunde ermässigt werden, ohne dass das Flimmern unerträglich wird. Um ein gleich- mässiges, ruhiges Bild zu erhalten, erschei nen höhere Bildfrequenzen speziell bei den grossen Helligkeiten der Braunschen Röhren bilder jedoch günstiger.
Denkt man daran, normale Filme oder Tonfilme zu übertragen, so wird man Bildfrequenzen von 20 bis 25 pro Sekunde in Verbindung mit weniger nachleuchtenden Röhren anwenden, die auch die Wiedergabe schnellerer Bewegungen er lauben. Die Zeilenfrequenz wird so zu wäh len sein, dass die Zeichnung in Zeilen- und Bildspannungsrichtung gleich gut wird. Ist man in der Wahl der Bildfrequenz frei, so empfiehlt es sich, dieselbe so zu bestimmen, dass die Netzfrequenz kein ganzzahliges Viel faches von ihr ist.
Dann besteht der Vorteil, dass Störerscheinungen mit Netzfrequenz, die bei ungenügender Beruhigung gegeben sein können, keine konstant bleibenden Konturen- oder Tönungsveränderungen des Bildes her vorrufen können. Ist gleichzeitig auch die Zeilenfrequenz kein ganzzahliges Vielfaches der Bildfrequenz, so kann ein Wandern der Zeilen über das Bild hervorgerufen werden, das den Bildeindruck verbessert.
Von prak tischer Bedeutung wird die Tatsache einer Zeilenwanderung von Bild zu Bild dann, wenn 'zur Verringerung der Verstärker schwierigkeiten höhere Bildfrequenzen be nutzt werden. Auf den Kunstgriff der Zei lenwanderung kann allerdings verzichtet werden, wenn die Anordnung hohe Zeilen frequenzen auszunutzen gestattet und die Grösse des Fluoreszenzfleckes so eingestellt wird, dass Zeile an Zeile ohne Zwischenraum aneinander anschliesst.
Im Beispiel der Fig. 11 sind die sender und empfangsseitig vorhandenen Ablenk- organe, im vorliegenden Fall also die Ab lenkplattenpaare, parallel geschaltet, so dass ein vollkommener Synchronismus gewähr leistet ist.
Diese Parallelschaltung von Sen der- und Empfängerröhre ist natürlich auch bei drahtloser Übertragung möglich, indem beispielsweise durch Anwendung der Mehr fachmodulation Bild- und Zeilenspannung miteinander und mit der Bildsteuerung ver koppelt sind und mit einer gemeinsamen Trä- gerwelle übertragen werden. Der Vorteil die ser Parallelschaltung liegt darin, dass die Übertragungsgüte unabhängig von irgend welchen Änderungen auf der Sendeseite, bei spielsweise der Zeilenfrequenz, bleibt.
Die "drahtlose Parallelschaltung" hat des weite ren, insbesondere bei grösseren Entfernungen, den Vorteil, dass die Kabelverzerrungen fort fallen. Bei Mehrfachmodulation werden des weiteren störende Fadingerscheinungen ver mieden, die sich bei Verwendung verschie dener Übertragungswellen verschieden aus wirken würden.
Die Anwendung der Zwischenmodulatio nen, die die Bedienung der Empfangsanlagen somit ideal einfach gestaltet, erfordert im übrigen nicht sehr viel grösseren apparativen Aufwand als die örtliche Synchronisierung.
Die Erzeugung einer synchronen Zeilen kippspannung kann grundsätzlich aus der Lichtsteuerspannung über Resonanzmittel und automatische Synchronisierung erfol gen. Wenn man im Laufe der Entwicklung zu höheren Zeilenfrequenzen (2-5000 Hertz) übergehen wird, erscheint es auch möglich, die Kippschwingung durch Frequenzteilung im Verhältnis 1 : 2 oder 1 : 3 aus einer.Sinus- spannung zu erzeugen, die oberhalb des Hör bereiches liegt und die dem Tonsender mit aufmoduliert wird.
Die automatische Syn chronisierung gelingt bei Frequenzteilungen von 1 : 5 bis 1 : 10 sehr betriebssicher. Die Bildfrequenzen mit Hilfe einer Kippanord nung aus der Zeilenfrequenz herzustellen, stösst bei hohen Zeilenzahlen auf erhebliche Schwierigkeiten.
Die Verkopplung von Bild- und Zeilenfrequenz erfordert daher die Se rienschaltung von mehreren Kippeinrichtun- gen. Die Synchronisierung der Zeilenfre quenz und Bildfrequenz ist auch im Labora torium bereits von besonderer Bedeutung; wenn es sich darum handelt, einen mechani schen Sender und einen Braunscheu Röhren sender zu kombinieren. Auch dies ist ver- hältnismässig leicht möglich.
Grundsätzlich ist darauf zu sehen, dass speziell die Zeilen frequenz sehr gleichmässig einsetzt. Glimm lampen erschienen auch, wenn Wasserstoff- füllungen verwendet werden, zur Erzeugung höherer Zeilenfrequenz nicht immer ge eignet. Zur Erzeugung der Zeilenspannung wird man bei getrennter Synchronisierung Röhrenkippschaltungen verwenden, die die für hohe Bildpunktzahlen erforderliche Re gelmässigkeit unbedingt besitzen.
In Fig. 1 ist mit 22 ein gleichartiges Netzgerät dargestellt, wie es auf der Sende seite Anwendung findet und welches die not wendigen Spannungen für die Empfangs röhre 21 hergibt. Bei dieser Röhre ist die Kathode mit 23, der Wehneltzylinder mit 24, die Anode mit 25 und die Fluoreszenz schicht mit 26 bezeichnet. Diese Fluoreszenz schicht wird zweckmässig in gleicher Weise hergestellt wie bei der Senderöhre 1.
Bei der hier dargestellten Empfängerröhre wird die Helligkeitsamplitude des Photozellenverstär- kers über die Leitung 27 dem Wehneltzylin- der 24 der Empfangsröhre zugeführt. Dieser steuert, wechselstrommässig vorzugsweise durch einen Widerstand 34 (von zum Bei spiel 10' S2) von Anode und Kathode ge trennt, die Intensität des Kathodenstrahls. Für bessere Bildqualitäten ist es jedoch vor teilhafter, Spezialröhren zu verwenden, bei denen eine besondere Elektrode vorgesehen ist, welche den Strahl transversal ablenkt, so dass ein Teil desselben durch die Anode aus geblendet wird.
Bei dieser Helligkeitssteue rung, die mit Ausblendsteuerung bezeichnet wird, wird der Strahl ausgesprochen trans- versal gesteuert, so dass keine Geschwindig keitsänderungen eintreten. Zweckmässig wird der bei der Ausblendung übrig bleibende Strahl durch einen sogenannten Nachkonzen- trationszylinder wieder in die Achse der Röhren konzentriert und erst nach dieser Kon zentration durch die Ablenkplattenpaare 19 und 20 über die Fläche geführt. Eine der artige Röhre ist in der Fig. 2 dargestellt.
Es sind hier die gleichen Bezeichnungen angewendet wie in der Fig. 1. Des weiteren bedeuten 32 die Ablenkelektrode und 33 den Nachkonzentrationszylinder.
Um eine Verbrennung des empfindlichen Schirmmaterials zu verhindern, ist es sowohl auf der Sender- als auch Empfängerseite unbedingt erforderlich, Mittel vorzusehen, welche verhindern, dass der Strahl zeitweilig auf dem Auffangschirm ruht. Es genügt im allgemeinen, wenn eine der Ablenkspannun- gen wirksam ist.
Auch kann beispielsweise in einfacher Weise erreicht werden, dass durch die Abschaltung beider Ablenkspan- >ingen automatisch, beispielsweise durch ein Relais oder dergleichen, die Anodenspan nung abgeschaltet wird, oder der Wehnelt- zylinder eine derartige Vorspannung erhält, (lass keine Emission mehr durch die Anode liindurchdringen kann.
Um Diapositive zu übertragen, deren Grösse vergleichbar ist mit dem Format des Rechteckes auf dem Fluoreszenzschirm, kann von der Anwendung irgend welcher Optiken zwischen Schirm und Photozelle abgesehen werden, indem das Diapositiv unmittelbar an den Fluoreszenzschirin gehalten und die durch das Diapositiv fallenden Lichtintensi- täten veränderlicher Stärke zur Beeinflus sung der Photozelle verwendet werden. Die durch den Abstand von Schirm und Diaposi tiv gegebenen Unschärfen bleiben genügend klein, wenn eine Photozelle von vielleicht cm" Fläche ir) einem Abstand von etwa.
30 cm angeordnet wird, und gleichzeitig die hberstrahlung von schwankendem Licht auf anderem Wege als über das Diapositiv ver mieden wird. Die andere Anordnung, die für kleine Formate (Filmformate) zweckmässig ist, besteht darin, dass über eine möglichst lichtstarke Optik das leuchtende Rechteck in gewünschter Grösse auf dem Diapositiv ab gebildet wird. Um den Einfluss der Emp findlichkeitsunterschiede bei der photoakti ven Schicht der Photozelle zu vermeiden, wird zwischen Diapositiv und Zelle eine ge eignete Mattscheibe bezw. eine entsprechende optische Anordnung geschaltet.
Um die Bil der in ihrer ganzen Fläche gleichmässig zu übertragen und um unnötige Lichtverluste zu vermeiden, soll die Fläche der photo aktiven Schicht der Zelle grösser sein als die Mattscheibe und höchstens 11/2 cm von die ser entfernt sein. Die Mattscheibe selbst ist möglichst dicht hinter dem Diapositiv anzu bringen.
Die optische Anordnung zur Übertragung von Filmen entspricht vollkommen der be reits besprochenen Anordnung. Während bei der Übermittlung von Diapositiven es grund sätzlich gleichgültig ist, an welchem Zeit Punkt die Kippentladung stattfindet, muss bei der Übertragung von Filmen die Ent ladung dann stattfinden, wenn der Film transport erfolgt. Nur wenn dies der Fall ist, wird ein lästiger Querstrich vermieden, der bei nicht bestehendem Synchronismus über das Bild wandert. Die richtige Steue rung der Bildfrequenz wird dadurch bewirkt, dass bei der Filmtransporteinheit unmittelbar auf die Achse, die sonst bei der Verwendung für Projektionszwecke die in den Strahlen gang geschaltete Blende trägt, ein rotieren der Kontakt aufgesetzt wird.
Der Kontakt bewirkt an Stelle der Glimmlampe die Ent ladung des Kippkondensators. Auf den Vor teil der schnellen Entladung wurde bereits oben hingewiesen. Bei dieser Kippanord- nung, wo die Kippfrequenz gegeben ist. kann durch Veränderung des Heizstromes der im Sättigungsgebiet arbeitenden Röhre die Kippspannung und mit ihr das Format stetig geregelt werden.
Bei Anwendung be sonderer nichtmikrophonischer Röhren in den ersten Stufen des Verstärkers gelingt die Übertragung des bewegten Bildes ebenso gut wie die Übertragung des ruhenden Bildes.
Infolge der grossen Helligkeit des Flu- oreszenzfleckes und .der günstigen optischen Verhältnisse bei der Braunschen Röhre kann die Anordnung auch zum Abtastverfahren für sichtbare Vorgänge verwendet werden. Eine solche Anordnung ist schematisch in Fig. 3 angegeben.
Hier ist mit 1 die Braunsche Röhre, mit deren Glühkathode, mit 3 der Wehnelt- zylinder, mit 4 die Anode, mit 5 und 6 die beiden Ablenkplattenpaare, mit 7 der Flu- oreszenzschirm, mit 8 das Linsensystem., mit 9 die zu übertragenden, sichtbaren Vorgänge und mit 10 und 11 die Photozellen bezeich net, die, wie bereits bemerkt, zur möglichst vollkommenen Ausnutzung des reflektierten Lichtes in einer grossen Anzahl, z. B. ring förmig, angeordnet sind.
Bei ausreichender Flächenhelligkeit kann zwischen die abzutastenden Vorgänge und die Photozellenanordnung zweckmässig eine zweite Optik, beispielsweise eine Matt scheibe, angeordnet werden, wenngleich eine solche in der Fig. 3 nicht dargestellt ist.
Beim Abtastsender sind die optischen Verhältnisse ähnlich günstig für die Braun sehe Röhre wie auf der Empfangsseite, wo sie auch noch bei hohen Bildpunktzahlen Projektionen in mässigen Grenzen zulässt. Bei der Abtastung wird man sich zunächst mit der Abtastung kleinerer Flächen begnügen müssen. Doch erscheint hier noch eine er hebliche Steigerung der Möglichkeiten denk bar durch Einführung höherer Anodenspan nung und höherer Anodenströme bei der Braunschen Röhre, ein Aufwand, der auf der Senderseite ohne weiteres erlaubt ist.
Um auch die dunklen Stellen eines Bil des störungsfrei übertragen zu können, kommt es darauf an, dass auch noch der Lichtstrom, der über die dunklen Partien des Bildes an die Zelle gelangt, an dem An kopplungswiderstand eine Spannung erzeugt, die noch etwas grösser ist als die Schrotspan nung. Bei der Übertragung von Diapositiven und Filmen kann dieser Bedingung auch bei Anwendung der erforderlichen kleinen Kopplungswiderstände 30-50 000 Ohm) ge nügt werden. Es zeigt sich sogar in der Regel noch eine erhebliche Reserve, so dass Abstände vergrössert, Mattscheiben zwischen geschaltet und relativ niedrige Photospan nungen angewendet werden können.
Ausser ordentlich vorteilhaft für das Schirmmaterial sind infolge ihrer spektralen Empfindlich keitsverteilung Zellen mit photoaktiven Cä- siumschichten. Aber auch die üblichen Ka- liumzellen ergeben ausreichende Empfind- lichkeiten. Neben grosser Empfindlichkeit ist auch von der Photozelleneinheit zu ver langen, dass ihre Trägheit 10-5 Sekunden nicht wesentlich übersteigt. Ausserordentlich bewährt haben sich Photozellen mit Argon- füllang.
Bei dem angewendeten kapazitäts armen Aufbau erweist sich. ein Kopplungs widerstand der oben genannten Grösse als ausreichend klein. Sehr bewährt hat sich. dass Photozelle und erste Verstärkerstufe in einem getrennten kleinen gasten eingebaut wurden, der seitlich an den eigentlichen Ver stärker ansetzbar angeordnet war.
Die beispielsweise Ausführungsform des Photozellenverstärkers, wie er in der Anord nung der Fig. 1 mit 15 bezeichnet ist, ist in Fig. 4 dargestellt. Es ist ein normaler, wider standsgekoppelter Verstärker, bei dem je doch zu beachten ist, dass die Kopplungskon densatoren verhältnismässig gross gewählt werden müssen, und dass des weiteren die Durchgriffe der Röhren gross und demzufolge die Anodenwiderstände der Röhren gegen über den zur Zeit für Tonübertragungen üblichen verhältnismässig klein zu wählen sind.
Es ist des weiteren zu beachten, dass die Überbrückungskondensatoren zwischen der Zuführungsleitung der Anodenspannung und dem Anodenwiderstand, insbesondere bei den ersten Stufen, aber auch bei den letz ten Stufen, sehr gross gewählt sind (20 bis 30 Mikrofarad). Schliesslich ist es erforder lich gewesen, sämtliche Anodenspannungen, obwohl Batterien zum Betrieb des Verstär kers verwendet wurden, durch besondere Widerstände zu beruhigen und gleichzeitig hierdurch unerwünschte Kopplungen zwi schen den verschiedenen Systemen zu ver meiden.
Aus diesem Grunde ist es auch er forderlich gewesen, die Heizleitung für den mittleren Verstärkerteil durch einen Konden sator 28 zu überbrücken und die ersten Stu fen gegen die letzten Stufen durch eine Dros sel 29 zu entkoppeln. Die hohe Empfindlich keit, die dieser Verstärker aufweisen mass, um die kleinen Photozellenströme zu verstär ken und die erforderliche niedrige Zeitkon stante des Photozellenkreises, schliesslich die erforderliche Rückwirkungsfreiheit, machte einen engen Zusammenbau zwischen Photo zelle und erster Verstärkerstufe notwendig.
Aus diesem Grunde wurde die erste Verstär- kerstufe mit der Photozelle in einem gemein- Samen, von den übrigen Verstärkern getrenn ten Metallgehäuse angeordnet. Des weiteren wurde für die erste Stufe eine Röhre mit einem sehr geringen Verstärkungsfaktor an gewendet, um die notwendige Rückwirkungs- freiheit zu gewährleisten. In den Anoden kreis dieser Röhre ist ein Widerstand von zweckmässig nur<B>10000</B> Ohm oder darunter geschaltet.
Die Anschlüsse 30 sind vor- ,o;esehen, um eine weitere Batterie anschalten zu können. welche es ermöglicht, der Photo zelle eine V orspannung zu erteilen, die grö sser ist als die Anodenspannung. Der Um Schalter 31 ist vorgesehen, um die letzte Stufe abschalten zu können und so eine Phasenumkehr für die zu übertragende Hel ligkeitsspannung, das heisst die Umwandlung von Positiv in Negativ und umgekehrt zu urmöglichen. Die letzte Stufe ist demzufolge ebenfalls mit einem sehr geringen Verstär kungsfaktor ausgerüstet.
Die in der Figur angegebenen Widerstandsgrössen sind in Ohm, die Kondensatoren, sofern nichts an deres angedeutet ist, in cm angegeben.
Es hat sich herausgestellt, dass auch bei konstanter Dunkelheit, insbesondere absolu ter Dunkelheit des zu übertragenden Bildes, das Wiedergabebild nicht absolut dunkel war, sondern sehr stark flimmerte. Unter suchungen haben ergeben, dass dies durch eine zu niedrige Spannung der Photozelle hervorgerufen wurde, welche so klein war, dass der Schroteffekt einen wesentlichen Einfluss auf die Helligkeitsspannung nehmen konnte.
Es wird daher, wie bereits bemerkt, die Verstärkung und Dimensionierung des Verstärkers in Verbindung mit der verwen deten Photozelle so bemessen, dass der über die dunkleren Partien des Bildes gelangende Lichtstrom an dem Anodenwiderstand eine Spannung erzeugt, die noch etwas grösser ist als die Schrotspannung.
In Fig. 5 ist die Schaltung eines Kipp- gerätes dargestellt, wie es sowohl zur Erzeu gung der Bild-, als auch der Zeilenkippspan- nung Verwendung finden kann und wie es in der Fig. 1. mit 17 bezw. 18 bezeichnet ist. Dieses Kippgerät besteht aus einem Konden- sator 35, der zur Veränderung der Kipp- frequenz durch einen Umschalter gegen Kon densatoren anderer Grössen 35a und 35b aus gewechselt werden kann.
Dieser Kondensa tor wird über eine gesättigte Elektronenröhre 37, deren Emission durch einen Grobwider stand 38 und einen Feinwiderstand 39, von beispielsweise 6 bezw. 1 Ohm, genau ein gestellt werden kann, von einer beispiels weise von einem Hochspannungsgleichrich ter gebildeten Gleichstromquelle aufgeladen.
Die genaue Einregulierung des Emissions stromes der Röhre 3 7 gestattet innerhalb des gewählten Kondensatorbereiches eine stetig veränderliche Einstellung .der Kippfrequenz. Der Hochspannungsgleichrichter besteht aus dem Netztransformator 40, welcher über den Glühkathodengleichrichter 41 und den Be ruhigungswiderstand 42 von beispielsweise 3 X 104 Ohm einen Kondensator 43 von vier Mikrofarad auflädt, der wieder über ein wei teres Siebglied, bestehend aus dem Wider stand 44,
von ebenfalls beispielsweise 3 X 104 Ohm und dem Kondensator 45 von ebenfalls beispielsweise vier Mikrofarad, an die eigentliche Kippeinrichtung gelegt ist. Parallel zu dem Kippkondensator 35 liegt eine Glimmlampe 46, über welche sich der Kondensator, sobald er auf die Zündspan nung dieser Röhre aufgeladen ist, schnell entlädt.
Diese Lade- und Entladungs schwingung liegt nun an den Ablenkplatten 47 einer Braunschen Röhre, denen in der angegebenen Schaltung ' gleichzeitig durch ein Potentiometer 48, 49 eine so bemessene Gleichspannung aufgedrückt wird, dass eine Geschwindigkeitsänderung der zwischen die sen Platten hindurchgehenden Elektronen verhindert wird und welche es gestattet, das Kurvenbild genau in die Mitte des Schirmes zu verlegen.
Um geringe Ungleichmässigkeit auszugleichen, liegt in dem Entladungskreis des Kondensators ein. Übertrager 50, welcher in den Entladungskreis eine Synchronisie- rungsspannung einführen kann, welche den Kippmoment genau festlegt.
Der rücklaufende Strahl verursacht leuch tende Striche, die meistenteils quer durch das Bildfeld gehen und insbesondere in dunklen Teilen des zu übertragenden Bildes sehr stö rende Leuchterscheinungen ergeben. Um dies zu vermeiden, wird der Entladungskreis des Kondensators so dimensioniert, dass seine Zeitkonstante so klein wird, dass der bei der Entladung zurücklaufende Strahl keine stö renden Leuchterscheinungen mehr ergibt.
Dies lässt sich insbesondere bei Einrich- tungen erreichen, die zur Übertragung von Filmen geeignet sind. Bei derartigen An ordnungen wird der Kippkondensator des Bildkippgerätes zweckmässig durch einen mit dem Filmtransport zwangsläufig verbun denen Kurzschliesser entladen, dem man mit Leichtigkeit einen derart niedrigen Olim- sehen Widerstand zuerteilen kann, dass die erforderliche Entladungsgeschwindigkeit mit Sicherheit gewährleistet ist.
Ein weiterer Vorteil, der sieh hierbei ergibt, besteht darin, dass durch die zwangsläufige Steuerung Ver zerrungen, welche sich sonst sehr leicht ein stellen können, absolut vermieden sind.
Es ist natürlich auch möglich, die leuch tenden Striche, welche bei dem Zurückgehen der Bildspannung quer durch das Bildfeld gehen, dadurch zu vermeiden, dass Zeilen und Bildspannung so miteinander verkop pelt sind, dass der Rücklauf in einer Ecke des Bildes erfolgt, beispielsweise so, dass Bild- und Zeilenspannung nicht gleichzeitig auf ihren Anfangswert zurückgehen.
Ebenso wie für die Bildspannung ist auch für die Zeilenspannung ein möglichst schnellerRück- lauf erforderlich, wenn. schon eine zu lange Rücklaufzeit sich nicht in dem Masse hier störend auswirken kann, da die ganze Fläche gleichmässig durch den zurücklaufenden Strahl erhellt wird. Es ist aber auch hier zweckmässig, dafür zu sorgen, dass die Rück laufzeit höchstens<I>10 ,wo</I> der Zeit für den Durchlauf der Zeile beträgt.
Wie Versuche ergeben haben, ist es er forderlich, dass insbesondere die Zeilenfre quenz sehr gleichmässig einsetzt. Sogar Glimmlampen, welche mit Wasserstoffüllun gen versehen waren, genügten nicht immer den Anforderungen, insbesondere, wenn höhere Zeilenfrequenzen erforderlich waren. Bei getrennter Synchronisierung ist es des halb erforderlich, Röhrenkippschaltungen zu verwenden, welche die für die hohe Bild punktzahl erforderliche Regelmässigkeit be sitzen.
Wie aus der obigen Ausführung hervor geht, ist es zur Erzielung eines guten elek trooptischen Wirkungsgrades der Anord nung erforderlich, dass möglichst die ganze Lichtmenge zur Abtastung des zu übertra genden Bildes verwendet wird. Es wird des halb häufig nötig sein, das Format der ab tastenden Fläche, vorzugsweise also des ab tastenden Rechteckes, zu verändern. Dies lässt sich in einfacher Weise dadurch erzie len, dass eine bezw. zwei der Bestimmungs grössen der Bewegung des Abtaststrahls ver änderlich gemacht werden.
Um jedoch zu verhindern, dass insbesondere auf der Emp fängerseite bei örtlicher Synchronisierung eine schwierige Nachstellung erforderlich wird, ist es zweckmässig, die Strahlgeschwin- digkeit nicht zu verändern, das heisst also, dass man praktisch entweder die Ablenk- platten mehr oder weniger aneinander nähert oder aber, was das vorteilhafteste ist, meh rere Sätze von Glimmlampen verwendet,
die innerhalb der erforderlichen Grenzen ver schiedene Zünd-Löschspannungsbereiche auf weisen und somit eine Änderung -der Kipp- spannungen ermöglichen. In Fig. 6 ist ein Netzanschlussgerät in Verbindung mit einer Braunsehen Röhre dar gestellt, wie es in der Fig. 1 mit 16 und 22 bezeichnet ist.
Hierin stellt 51 den Netz anschlusstransformator dar, der die Heiz- spannungen für die Braunsche Röhre und das Gleichrichterrohr 52 hergibt, des weite ren die Anodenspannung, welche durch das Gleichrichterrohr 52 gleichgerichtet und über den Kondensator 53 beruhigt wird. Der Anodenspannungsabfall am Widerstand 54 ergibt die notwendige Vorspannung für den Wehneltzylinder, welche durch den Konden sator 55 hinreichend beruhigt wird.
Die Kondensatoren 53 und 55 können beispiels- weise eine Grösse von 0,25 Mikrofarad auf weisen.
Die Anforderungen, die an die Licht steuerung zu stellen sind, wurden bereits formuliert. Bei der Wehneltzylindersteue- rung, bei der die Strahlintensität durch Wechselspannungen an einem die Kathode umgebenden Zylinder geändert wird und deren zweckmässige Schaltung in Fig. 6 an gegeben ist, kann die Strahlintensität ohne wesentliche Geschwindigkeitsbeeinflussungen bis auf recht kleine Beträge reduziert wer den.
Bei dieser Steuerung, wo das Steuer feld des Zylinders transversal zu dem Be schleunigungsfeld der Anode steht, wird die Form der Raumladungswolke, die die Ka thode umgibt, und damit die Emission, ge ändert. Ein gewisser, wenn auch nur gerin ger Einfluss auf die Elektronengeschwindig keit bleibt jedoch bestehen. Die Grösse der Geschwindigkeitsänderung bei Steuerung zwischen hell und dunkel liegt zwischen und<B>10%.</B> Ihre Richtung liegt, wie auch theoretisch zu erwarten ist, so, dass bei star ker negativer Vorspannung, also bei Annähe rung an den Grenzzustand "dunkel", die Elektronengeschwindigkeit abnimmt.
Durch Einschaltung eines rein Ohmsehen Wider standes in den Anodenkreis lässt sich eine gewisse Kompensation erreichen. Infolge des Spannungsabfalles an diesem Widerstand, der in der Grössenordnung<B>100000</B> Ohm zu wählen ist, wird bewirkt, dass in den Augen blicken grösserer Strahlströme, das heisst gro sser Helligkeit, infolge des Spannungsabfal les eine geringere Anodenspannung besteht,
als in Augenblicken schwacher Strahlströme. Da die Aufrechterhaltung eines rein Ohm- sehen Widerstandes dynamisch Schwierig keiten bereitet und da durch den Wider stand die Erdungsverhältnisse kompliziert werden, ist in Fig. 1 derselbe nicht vor gesehen. Die Wehneltzylindersteuerung, die sich durch grosse Einfachheit auszeichnet, führt trotzdem zu recht brauchbaren Resul taten.
Während sich die bisher beschriebene Fernseheinrichtung zunächst nur mit der Übertragung von Bildern bezw. Bildpunkten befasst, welche entweder schwarz oder weiss oder eine mehr oder weniger grosse Weiss helligkeit aufweisen, befasst sich eine wei tere, noch zu beschreibende Anordnung mit der Übertragung farbiger Bilder.
Während man bei den bisher bekannt gewordenen Farbfernsehverfahren das zu übertragende Gesamtbild nacheinander in den verschiedenen Grundfarben übertrug, wird bei der vorliegenden Einrichtung die Übertragung eines Bildpunktes in den drei Grundfarben jeweils innerhalb der Ablauf zeit eines Bildes vorgenommen. Ein der artiges Verfahren weist den wesentlichen Vorteil auf, dass das Entstehen von farbigen Säumen, welche insbesondere durch zeitliche Parallaxe hervorgerufen werden, vermieden sind..
Bei dieser neuen Einrichtung wird die fluoreszierende Fläche zweckmässig in der Richtung der Zeilenabtastung zeilenweise aus nebeneinander liegenden Streifen ver schiedener Fluoreszenzmaterialien herge stellt. Als Fluoreszenzmaterialien finden zweckmässig drei verschiedene Materialien Anwendung, welche je beim Auftreffen von Elektronen in einer der drei Grundfarben rot, blau und grün aufleuchten.
Beispiels weise eignet sich zur Erzeugung einer roten Fluoreszenzfarbe galiumbichromat, zur Her stellung einer blauen Calciumwolframat und zur Herstellung einer grünen Farbe Zink silikat, Cadmium-Wolframat oder Zinksul fid. Entsprechend der gewünschten Bild- punktbreite muss nun jeder Bildstreifen in drei Farbstreifen, die nacheinander abgeta stet und übertragen werden, aufgeteilt sein.
Diese Streifen müssen, je nach .der Fluores- zenzempfindliehkeit des verwendeten Flu- oreszenzmaterials eine verschiedene Dichte bezw. eine mehr oder weniger dichte Ver- teilung der .Kristalle aufweisen, um eine gleichmässige Zeilenbreite zu ermöglichen. Sender- und Empfängerröhre müssen gleich artige Fluoreszenzschirme aufweisen.
Der Kathodenstrahl der Senderröhre wird, wie bei der einfarbigen Übertragung, über die Fluoreszenzfläche geführt und tastet nun die aus den verschiedenen Fluores- zenzmaterialien bestehenden Streifen nach einander ab. Wenn man beispielsweise die Reihenfolge rot, blau, grün anwendet, so wird der abtastende Strahl, dessen Breite dementsprechend etwa ein Drittel der ge wünschten Bildpunktbreite beträgt, in der gleichen Reihenfolge:
rot, blau, grün, rot, blau, grün usw. nacheinander die aus den verschiedenen Materialien streifenweise zu sammengesetzte Fläche streifenweise über streichen. Um die gleiche effektive Zeilen zahl v.-ie beim nichtfarbigen Fernsehen züi erreichen, muss also der Strahl drei Mal so oft über die Fläche laufen. Durch genügend feine Unterteilung wird dementsprechend die Fläche der Senderröhre weiss aufleuchten.
Diese Fläche wird, wie bereits erwähnt, über eine Optik auf dem zu übertragenden Bild abgebildet, und zwar wird nun je nach der Farbe des zu übertragenden Bildes eine mehr oder weniger grosse Menge des jeweils auf der Senderröhre erzeugten Grundfarben lichtpunktes beispielsweise durch das Dia positiv hindurchtreten. Zur gleichen Zeit: befindet sich der Kathodenstrahl der Emp fängerröhre auf dem entsprechenden Punkt, wobei natürlich der Kathodenstrahl des Empfängers über einen fluoreszierenden Flächenstreifen verlaufen muss, der in der gleichen Farbe fluoresziert.
U m dem Auge die Erscheinung einer ein heitlichen Farbe bei der Übertragung eines Bildpunktes zu gewährleisten, ist es erfor derlich, dass die Fluoreszenzmaterialien so fein verteilt sind, dass ihre Struktur nicht in Erscheinung tritt.
Es ist also erforderlich, dass die Empfangsanordnung so aufgebaut wird, dass ein sehr kleiner Sichtwinkel ent steht, welcher eine subjektive Vermischung der in den drei Grundfarben aufleuchtenden, zu einem Bildelement zusammengehörigen Streifenteile der Fluoreszenzfläche ergibt.
Infolge der verschiedenen Fluoreszenzemp- findlichkeit der verschiedenen, für die ein zelnen -Grundfarben in Frage kommenden Materialien ist es notwendig, zur Erzielung eines farbengetreuen Bildes die Dosierung der einzelnen Fluoreszenzmaterialien so vor zunehmen, dass durch das gleich lang an dauernde Auftreffen eines konstant starken Kathodenstrahls auf übereinander liegende. gleich grosse Flächenteilchen eines Bildele mentes die Erscheinung eines gewissen Bildpunktes auftritt.
Es ist möglich, diese aus den verschie denen Fluoreszenzmaterialien zusammen gesetzte Fläche auch bei der Übertragung von Schwarzweiss-Bildern bezw. gewöhn lichen Diapositiven zur Erzielung eines wei ssen Bildes zu benutzen.
Wenn lediglich die Aufgabe gestellt ist, eine weisse Fluoreszenzfläche herzustellen, ist es selbstverständlich nicht erforderlich, die verschiedenen Fluoreszenzmaterialien streifenweise anzuordnen. Vielmehr genügt es, sie in beliebiger Anordnung auf die Glas wand anzubringen, wobei lediglich darauf zu achten ist., dass die Verteilung genügend fein ist und die Dosierung der verschiedenen Materialien ein weisses Bild bei gleichartiger Erregung, das heisst gleicher elektrischer Leistung, also Intensität und Geschwindig keit des Kathodenstrahls, ergibt.
Zur Erzielung eines weissen Bildes ist es möglich, die verschiedenen Fluoreszenzmate- rialien schichtweise aufeinander anzuordnen. wobei zweckmässig die fluoreszenzempfind- lichste Schicht die der Kathode abgewand- teste Fläche bildet, während die fluoreszenz- unempfindlichste Fläche die der Kathode nächste ist. Durch geeignete Dosierung, sowie Stärke ist es auch hier ohne weiteres mög lich, eine hervorragend weisse Leuchtfläche zu erzielen.
Die angegebenen Vorkehrungen lassen sich naturgemäss auch bei andern Fernseh verfahren anwenden, insbesondere bei sol chen, bei denen die Bildpunktabtastung nicht zeitlinear erfolgt, sondern in Ab hängigkeit von den Eigenschaften des je weils zu übertragenden Bildpunktes die Ab tastgeschwindigkeit geändert wird. Wie bereits erläutert wurde, werden Ver besserungen der Bildqualität bei Fernseh- empfangsanordnungen mit Braunsehen Röh ren, welche mit Auslenksteuerung arbeiteten, durch die Anwendung von Nachkonzentra- tionszylindern erzielt.
Wie eingehende Versuche ergeben haben, wird aber auch durch diese verbesserten Braunsehen Röhren noch eine gewisse Ver zerrung des Bildes hervorgerufen.
Im folgenden wird nun eine Anordnung beschrieben, bei der alle Verzerrungen rest los behoben sind. Durch die Auslenkplatte bezw. Auslenkplattenpaare erhält der Ka thodenstrahl eine von der Zentrale abwei chende Richtung, welche auch durch den Nachkonzentrationszylinder nicht vollkom men ausgeglichen werden konnte;
vielmehr gelang es zwar durch den Nachkonzentra- tionszylinder, eine wesentliche Verbesserung des Bildes zu erzielen, jedoch beruhte diese lediglich, wie spätere Versuche bewiesen haben, darauf, dass der insbesondere durch die Auslenkung streuende Strahl wieder schärfer konzentriert wurde, wobei aller dings auch eine gewisse Rücklenkung in. die Zentrale erreicht wurde.
Es wird nun zur Rücklenkung des Strahls in die Röhrenachse eine zweite Auslenkplatte bezw. zweites Auslenkplattenpaar angewen det, welches zweckmässig in Gegentakt zu der helligkeitssteuernden Ablenkplatte arbei tet. Durch dieses Gegenplattenprinzip wird es erreicht, dass der Strahl nach Verlassen der Umgebung der zweiten Platte, der Rück lenkplatte, koaxial zur Röhre verläuft, so dass ein Nachkonzentrationszylinder nicht mehr unbedingt erforderlich ist.
Diese An ordnung soll an einer beispielsweisen Aus führungsform, wie sie in der Fig. 7 dar gestellt ist, näher erläutert werden.
Hierin ist mit 56 die Kathode, mit 57 der Wehneltzylinder, mit 58 die helligkeits steuernde Auslenkplatte und mit 59 die Anode bezeichnet. Die Ablenkplatte 60 führt den Strahl wieder in die Mittelachse der Röhre zurück, wo er erforderlichenfalls durch einen Nachkonzentrationszylinder 61 wieder stärker konzentriert und durch die Ablenkplattenpaare 62 und 68 über die Bild fläche geführt wird.
Mit 64 ist der Fluores- zenzschirm bezeichnet, auf welchem das zu übertragende Bild erscheint.
Der Abstand der Auslenkplatte 58 und ebenso der der Rücklenkplatte 60 von der Röhrenachse wird so gewählt, dass dieser gross gegen den Strahldurchmesser an der gesteuerten Stelle ist, um Verzerrungen zu vermeiden. Diese Verzerrungen rühren zum grossen Teil von der Raumladungswolke her, w=elche sich zwischen dieser Platte und dem Strahl ausbildet und welche eine lineare Steuercharakteristik verhindert.
Da der Einfluss der Aus- bezw. Rück lenkplatte bezw. -plattenpaare infolge der durch die dazwischen liegende Anode ver änderten Elektronengeschwindigkeit auf den Kathodenstrahl verschieden ist, wird die Gleichspannungsvorspannung der Rücklenk- platte 60 getrennt von der der Platte 58 ein gestellt. Für die dynamische Steuerung kann man in einfacher Weise die beiden Platten 58 und 60 durch einen Kondensator verbin den.
Die geeignete Vorspannung für die Rücklenkplatte 60 kann in einfacher Weise durch Verbinden derselben mit der Anode 59 über einen regelbaren Widerstand bewirkt werden.
Wenn es schon, wie oben erwähnt, nicht unbedingt erforderlich ist, den Nachkonzen- trationszylinder 61 bei Anwendung des Ge- genplattenprinzips anzuwenden, so ergibt eine Kombination von Nachkonzentrations- zylinder und Gegenplattenprinzip doch noch eine sehr wesentliche Verbesserung der Bild qualität, weil es so gelingt, nicht nur die Bildpunktverschiebung durch die Platte 60,
sondern auch die Unschärfe durch den Nach konzentrationszylinder 61 zu beheben.
Um eine besonders feine Einstellung der Koaxialität des Strahls auch dynamisch zu erzielen, wird ausserhalb der Röhre eine pa rallel zur Rücklenkplatte 60 angeordnete und mit ihr verbundene, verschiebbare Platte 66 angeordnet. Die Verschiebung dieser Platte kann in beliebiger Richtung erfolgen und gestattet eine ausserordentlich feine Nachregelung der Rücklenkung des Strahl. Diese Platte wird mit der Rücklenkplatte verbunden.
In. der Fig. 7 sind sowohl für die Aus lenkung, als auch für die Rücklenkung und deren Feineinstellung Einzelplatten darge stellt. Es bringt jedoch gewisse Vorteile mit sich, an Stelle dieser Einzelplatten Platten paare anzuwenden, wobei jeweils die zweite Platte symmetrisch zu der ersten angeordnet ist, wie es in der Figur durch die gestrichel ten Systeme 67, 68 und 69 wiedergegeben ist.
Durch die Anwendung von Platten paaren wird eine weitgehende Homogenisie rung des Auslenkungsfeldes erzielt, welches sich insbesondere bei der Gegenplatte zur Platte 66 vorteilhaft auswirkt. Diese Gegen platte 69 wird zweckmässig wechselstrom- mässig auf Erdpotential gelegt. Es wird ihr jedoch eine Gleichspannung zugeführt, um eine Änderung der Strahlgeschwindigkeit zu verhindern.
Dabei wird die Auslenkplatte bezw. das Auslenkplattenpaar mit der Rück- lenkplatte bezw. Rücklenkplattenpaar durch einen bezw. zwei Kondensatoren verbunden, wobei die Anwendung von Plattenpaaren je weils die überkreuzliegenden Platten wech- selstrommässig das gleiche Potential erhalten.
Um einen schädlichen Einfluss der Platten 58 und 60 auf die Wirkungen der Konzen trationszylinder 57 und 61 zu verhindern, werden die Abstände zwischen diesen Plat ten bezw. Plattenpaaren und den Konzen trationszylindern hinreichend gross gewählt. Die Gesamtsteuerung der beschriebenen Fernsehanordnung erfolgt in bekannter Weise dadurch, dass der Auslenkplatte 58 die Helligkeitsspannung, den Plattenpaaren 62 und 68 die Bild- bezw. Zeilenspannung zugeführt wird.
Es ist verständlich, dass es für den Bau von Abtastsendern mit Braunsehen Röhren von grundlegender Bedeutung ist, dass alle Organe die geringste Arbeitsträgheit aufwei sen. Bei den bisher verwendeten Fernseh- sendereinrichtungen mit Kathodenstrahlröh ren. wurde die Phosphoreszenzerscheinung, welche allein erhebliche Lichtenergien- lie fert, benutzt.
Unter der Phosphoreszenz erscheinung, bei den fälschlicherweise' Flu- oreszenzschirm genannten Schirmen wird be kanntlich ein Leuchten verstanden. welches nicht momentan der Kathodenstrahlerregung folgt und auch eine gewisse Zeit zum Ab klingen benötigt. Bei einigen Silikaten, bei spielsweise Zinksilikat, liegen diese Abkling- zeiten, die sogenannten Ausleuehtzeiten, in der Grössenordnung einer Zehntelsekunde und sind teilweise sogar von noch höherer Grö ssenordnung.
Wie schon oben erwähnt, ist es erforder lich, zur verzerrungsfreien Wiedergabe nur verzögerungsfrei arbeitende Organe auf der Senderseite zu verwenden. Die oben erwähn ten Materialien kommen demzufolge als Schirmmaterial für Fernsehsender nicht in Frage. Wesentlich günstigere Eigenschaften für den vorliegenden Zweck zeigen, wie Un tersuchungen ergeben haben, Calcium und Cadmium-Wolframat. Die Ein- und Aus- leuchtzeiten dieser Materialien liegen in der Grössenordnung von 10-5 Sekunden. Für detailreiches Fernsehen ist jedoch auch die Trägheit dieser Materialien noch zu gross.
Ideal für den Schirm eines Kathodenstrahl fernsehsenders wäre ein Schirmmaterial, wel ches lediglich die Fluoreszenzerscheinung ausnutzt, wobei unter Fluoreszenz im übli chen Sinne eine Leuchterscheinung verstan den ist, die momentan mit der Erregung ein setzt und momentan bei der Beendigung der Erregung aussetzt.
Nach dem heutigen Stande der wissen schaftlichen Erkenntnis wird angenommen, dass eine Kathodenstrahlfluoreszenz über haupt nicht existiert. Mit Hilfe besonderer Messeinrichtungen, welche die quantitative Erfassung hochfrequenter Lichtschwankun gen erfassen, ist es nun gelungen, festzustel len, dass entgegen der bisherigen Annahme eine Kathodenstrahlfluoreszenz doch besteht.
Allerdings liefert die Fluoreszenz etwa ein bis zwei Zehnerpotenzen weniger Licht als die Phosphoreszenz. Dies dürfte auch der Grund sein, weshalb sie bisher der Beobach- tung entgangen ist. Die helle Phosphor eszenz überdeckt die schwache Fluoreszenz. wie anhand der Fig. 8 und 9 näher erörtert sein soll.
In Fig. 8 ist die stossartige Kathoden- strahlerregung gE eines Schirmflächenele- mentes in Abhängigkeit von der Zeit t dar gestellt. Beispielsweise möge dieser Er regungsstoss eine Milliontelsekunde betra gen.
Dann erfolgt eine momentane Erregung des Schirmflächenelementes zur Fluoreszenz und eine langsam anklingende, jedoch we sentlich stärker verlaufende und sehr lang sam abklingende Phosphoreszenzerscheinung. Dies ist in. Fig. 9 näher dargestellt, wo die Lichtmenge<I>L</I> in -Abhängigkeit der Zeit t einerseits für die Fluoreszenzerscheinung (kleine Fläche), anderseits für die Phosphor eszenzerscheinung (grosse Fläche) dargestellt ist.
Es soll nun zur verzerrungsfreien Bild wiedergabe die Schirmfluoreszenz im Fern sehsender allein oder vorwiegend zumindest für die sehr schnell erfolgenden Erregungs änderungen des Schirmes benutzt werden. In Frequenzgebieten unterhalb von<B>10000</B> Hertz ist die starke Phosphoreszenzerschei- nung nicht schädlich, da es gelingt, mit Hilfe der modernen Entzerrungsmethoden im Verstärker diesem eine Frequenzcharak- teristik zu geben,
dass die starke Phosphor eszenzerscheinung bei tiefen Frequenzen die gleichen Ausgangsspannungen wie die schwache Fluoreszenzerscheinung bei höhe ren Frequenzen ergibt. Die Trennung von Phosphoreszenz- und Fluoreszenzerscheinung bei niedrigen Frequenzen ist schwierig und aus dem oben angeführten Grunde auch nicht erforderlich, während sie bei hohen Frequenzen sich automatisch ergibt, da. die Phosphoreszenzerscheinung derart träge ist, dass sie gegenüber den schnell erfolgenden Erregungsänderungen eine konstante Hellig keitsamplitude liefert.
Man verwendet demzufolge zweckmässig einen Verstärker für die Photozellenspan- nung. der etwa eine Frequenzcharakteristik aufweist. wie sie in der Fig. 10 dargestellt ist. Hier ist der Verstärkungsgrad Y in<B>Ab-</B> hängigkeit von f (in Hertz) angegeben.
Um zu bewirken, dass auch die schwä chere Fluoreszenzerscheinung in dem Photo- zellenverstärker des Senders noch Spannun gen hervorruft, welche oberhalb des Schrot pegels liegen, sind gegebenenfalls in der Ka thodenstrahlröhre des Senders besonders grosse Strahlenergien umzusetzen, beispiels weise Strahlströme von 1/1o bis 1 Milliampere bei 3 bis 10 kV Geschwindigkeit.
Damit nicht allzu grosse Unterschiede der Frequenzcharakteristik des Sendeverstär kers erforderlich werden, verwendet man zweckmässig Materialien, bei denen die Phosphoreszenzerscheinung im Vergleich zur Fluoreszenzerscheinung möglichst klein bleibt. Unter Umständen erübrigt sich über haupt die Anwendung einer besonderen Ent- zerrungseinrichtung innerhalb des Verstär kers. Die hierfür in Frage kommenden Ma terialien wurden bisher wegen ihrer absolut genommen geringeren Lichtmenge als Schirm material vernachlässigt.
Sie gewinnen erst durch die in der vorliegenden Beschreibung niedergelegten Erkenntnisse an Bedeutung. Ein. Material, welches fast keine Phosphor eszenz aufweist, ist beispielsweise Gips, -wel ches sich somit vorzugsweise als Schirm material für Braunsche Röhren im Fernseh sender eignet.
Bei der Verwendung von Kathodenstrahl oszillographen wird im allgemeinen eine Spannung in der Grössenordnung von 1000 Volt verwendet. Wird ein solcher Kathoden strahloszillograph mit einem Empfänger bezw. miteinem;Verstärkerzusammengeschal- tet, so ist bei Verwendung der üblichen Emp fänger oder Verstärker die am Kathoden strahloszillographen liegende hohe Spannung nicht ohne weiteres auch für den Verstärker bezw. Empfänger zu verwenden, vielmehr muss dann eine besondere Anodenspannung verwendet werden.
Im folgenden wird ge zeigt, wie eine besondere Anodenspannung vermieden und die hohe Spannung gleich zeitig für den Verstärker benutzt werden kann. Dies wird durch Verwendung von Widerstandsverstärkern mit Röhren eim8g- licht, die einen extrem kleinen Durchgriff besitzen,
zum Beispiel 1 @aa. Ein weiteres Merkmal dieses Verstärkers ist die indirekte Heizung der Verstärkerröhren, wobei für gute Isolation der in Frage kommenden Heiztransformatoren Sorge zu tragen ist. Das Eingangsgitter des Verstärkers wird durch einen Blockkondensator von hoher Durchschlagsfähigkeit gesichert, so dass der erste Abstimmkreis unbesorgt geerdet wer den kann.
Die Isolation des Beruhigungs- kondensators muss eine derartig gute sein, dass eine Spannung von 1000 Volt mit Si cherheit an die Röhre gelegt werden kann. In der schematischen Schaltzeichnung nach Fig. 11 ist eine solche Zusammenschaltung von Braunseher Röhre und Verstärker dar gestellt.
Es bezeichnet 70 einen Kathodenstrahl- oszillographen, bei dem 71 die für die Steue- rung erforderliche Schaltung andeutet. 72 ist ein Netzanschlussgerät, 73 ein Verstär ker, der mit dem Kathodenstrahloszillogra- phen gekoppelt ist. 74 und 75 sind Selbst induktion und veränderliche Kapazität eines Eingangskreises, dessen vom Gitter abge kehrtes Ende bei 76 geerdet ist.
77 ist nun der Kondensator, der mit vorzüglicher Iso lation die ungefährliche Verwendung der ebenfalls an Erde liegenden hohen Spannung des gathodenstrahloszillographen erlaubt. Der Verstärker 73 enthält Verstärkerröhren mit sehr kleinem Durchgriff in der Grössen ordnung von 1 /0o und. sehr hohe Anoden widerstände, so dass eine Anodenspannung von der Grössenordnung von 1000 Volt be sonders zweckmässig ist.
Die vorliegende Einrichtung gestattet also, die hohe Spannung eines Kathoden strahloszillographen, wenn ein solcher zusam men mit dem Empfänger oder Verstärker verwendet werden soll, bei entsprechender Wahl der Röhren des Verstärkers für diesen nutzbar zu machen.
Wie bereits bemerkt, muss zur Durchfüh rung eines brauchbaren Fernsehverfahrens mit Braunsehen Röhren der elektrooptische Wirkungsgrad wesentlich grösser sein, als es bei den bisher bekannt gewordenen Röhren der Fall war.
Bei den bisher verwendeten Fluoreszenz schirmen für Braunsche Röhren haben sich verschiedene Nachteile gezeigt, welche ver mieden werden sollen. Zunächst litten die bisher verwendeten Schirme, welche in ihren besten Ausführungen aus Calcium-Wolframat bestanden, an einer für viele Zwecke zu ge ringen Empfindlichkeit, das heisst einem zu geringen elektrooptischen Wirkungsgrad.
Diese mangelhafte Empfindlichkeit war ins besondere bei Braunsehen Röhren, die für Fernsehzwecke Verwendung finden sollten, ausserordentlich störend.
In der vorliegenden Anordnung wird da her für die Schicht vorzugsweise Cadmium- Wolframat verwendet. Dieses Cadmium- Wolframat kann in bei andern Substanzen bisher bekannter Weise mit Wasserglas ver mischt und auf die betreffende Glaswand aufgepinselt werden.
Eine gleiche bezw. weitere Verbesserung des elektrooptischen Wirkungsgrades lässt sieh dadurch erzielen, dass man nicht das fluoreszierende Material mit der Befesti gungsmasse vermischt, sondern zunächst die Befestigungsmasse, vorzugsweise also Was serglas, auf die mit fluoreszierendem Mate rial zu versehende Fläche .gleichmässig ver teilt, beispielsweise in die Röhre einpinselt, sodann etwas verlaufen lässt, bis die Schicht gleichmässig geworden ist und jetzt das fluor eszierende Material, vorzugsweise also Kad- mium-Wolframat,
vorzugsweise durch eine Düse einstäubt. Hierdurch wird einerseits erreicht, dass die Kristallstruktur des fluores zierenden Materials erhalten bleibt, ander seits, dass die zur Fluoreszenz anregenden Strahlen direkt auf das empfindliche Mate rial auftreffen, und dass schliesslich die Schicht wesentlich gleichmässiger und homo gener wird. Diese Massnahmen bringen es mit sich, dass die Empfindlichkeit der Schicht auf das höchstmögliche Mass getrieben ist, dass sodann die Empfindlichkeit an allen Stellen gleich gross ist, was für einwandfreie Fernsehbilder ein unbedingtes Erfordernis ist, und dass sich schliesslich bei der Fabri kation ein geringer Ausschuss ergibt.
Ein derartiges Verfahren zur Herstellung des Fluoreszenzschirmes ist natürlich nicht nur bei einem Schirmmaterial aus Cadmium Wolframat, sondern auch bei allen andern Materialien von Vorteil, insbesondere, da die verwendeten Schirmmaterialien sich verarbei tungstechnisch im allgemeinen ziemlich gleichmässig verhalten und das bisher all gemein zur Bindung verwendete Natron- Wasserglas in allen Fällen eine ziemliche Be einträchtigung der Leuchtkraft ergibt.
Natron-Wasserglas hat nun jedoch den Nachteil, dass es eine Schwärzung der Leucht- fläche ergibt. Dies kann jedoch dadurch ver mieden werden, dass an Stelle des Natron- Wasserglases Kali-Wasserglas als Bindemit tel Anwendung findet.
Dieses eignet sich na türlich nicht nur als Bindemittel für Cad- mium-Wolframat, sondern auch für die mei sten bisher verwendeten Fluoreszenzmateria- lien, beispielsweise Zinksilikatphosphor.
Durch die hohe Isolationsfähigkeit des Glases sammeln sich häufig bei derartigen Röhren Ladungen auf dem .Schirm an, welche zu störenden Erscheinungen Anlass geben. Diese Ladungen bewirken eine Änderung der Strahlengeschwindigkeit und damit eine Hel ligkeitsverzerrung, gleichzeitig aber auch eine, wenn auch geringe, Punktverlagerung je nach der Grösse der Ladung und ihrer Ver teilung auf der Fläche. Um diese Ladungen hinreichend schnell ableiten zu können, ist es erforderlich, falls der Schirm nicht an und für sich eine Ableitung zulässt, eine beson dere ableitende Schicht vorzusehen, welche beispielsweise gleichzeitig das Bindemittel für die fluoreszierende Masse bildet.
Es ist jedoch auch beispielsweise möglich, eine sehr dünne Schicht durch Kathodenzerstäubung, Graphit- oder Kohlenstoffbespritzung herzu stellen, welche eine hinreichende Ableitung der Ladungen gewährleistet. Diese ableitende Schicht bezw., falls dies ausreicht, der Schirm wird vorzugsweise mit der Anode der Braunsehen Röhre verbunden. Es lässt sich im allgemeinen nicht ver meiden, dass gewisse, insbesondere langsame Strahlen aus dem an und für sich konzen trierten Bündel streuen und so zu lästigen Mitleuchterscheinungen anderer Flächenteile der Fluoreszenzschicht führen.
Um dies zu vermeiden, 'wird auf der nach obigem Ver fahren hergestellten Schicht eine dünne, vor zugsweise durchsichtige Schutzschicht ange bracht, welche die streuenden Strahlen, welche in ihrer Intensität natürlich wesentlich unter der des Hauptstrahls liegen, einflusslos macht. Diese vorzugsweise durchsichtige Schutz schicht. welche beispielsweise aus Kali-Was- serglas bestehen kann, kann insbesondere hier Anwendung finden, weil es durch das obige Verfahren möglich ist, an und für sich die Empfindlichkeit so hoch zu treiben, dass mit einer gewissen Reduktion dieser Emp findlichkeit die praktische Brauchbarkeit der Anordnung nicht in Frage gestellt wird.
Durch eine derartige Schutzschicht wird also die Gradationskurve der Fluoreszenzschieht geändert, so dass die langsamen Elektronen der Raumladung keine Fluoreszenz bewirken. da sie die Schutzschicht nicht durchdringen können. Diese Schutzschicht kann natürlich auch beispielsweise aus einem leitenden, bei- spielsweis@ ausserordentlich dünnen Alumi niumschirm bestehen, der dann gleichzeitig die Ableitung der störenden Ladungen über nehmen kann.