DE1055583B - Anordnung in Superorthikonroehren zur Vermeidung des Einbrenneffektes - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Vermeidung des Einbrenneffektes von Superorthikonröhren und damit zur Verlängerung der Lebendauer dieser Röhren»

In den heute üblichen Fernsehkameras werden zum Teil Bildfängerröhren mit einer halbdurchsichtigen Photoka,thode benutzt, auf die das optische Bild projiziert wird. Im Abstand von etwa 50 mm von der Rückseite der Photokathode befindet sich innerhalb der Glashülle ein sehr dünner Glasschirm, vor dem in einem sehr kurzen Abstand von etwa 0,025 mm ein äußerst feines Netzgitter angeordnet ist. Elektronen, die von der Photokathode ausgehen, werden durch ein Potential von etwa 500 V in Richtung auf die Schirmelektrode durch das Netzgitter hindurch beschleunigt und bilden ein Elektronenbild auf dem Glasschirm. Da das dünne Glas des Schirmes teilweise leitend ist, können die das Bild zusammensetzenden Ladungen die Glasschicht durchsetzen und werden, durch einen Elektronenstrahl, der den Schirm auf der entgegengesetzten Seite überstreicht, abgetastet und neutralisiert. Die rückkehrenden Elektronen des Abtaststrahls werden von einem Elektronenvervielfacher aufgefangen, der die Signalströme auf einen für die Fernsehübertragung brauchbaren Pegel verstärkt.

Die Lebendauer dieser Röhren wird nicht durch die üblichen Faktoren, z. B. durch das Ausbleiben, der Kathodenemission oder durch Freiwerden von Gasresten in der Röhre bestimmt, sondern durch eine Erscheinung, die in dem Glasschirm stattfindet und als »Ionisation« bezeichnet wird. Diese »Ionisation« vermindert offenbar die Beweglichkeit der Elektronen innerhalb des Glases, so daß die Bilder »einbrennen«, wenn sie während einer längeren Zeit auf die Fläche des Schirmes einwirken.

Es ist daher das Ziel der Erfindung, eine Anordnung anzugeben, die diese unerwünschte Eigenschaft vermindert, daß nämlich in Ruhe befindliche helle Bildszenen auf dem Schirm, von Superorthikonröhren innerhalb kurzer Zeit einbrennen.

Gemäß der Erfindung ist eine Anordnung vorgesehen, die die Lage des Bildes der Szene auf der Schirmelektrode in dem Vorabbildungsteil der Bildfängerröhre periodisch verschiebt. Diese Verschiebung wird durch zusätzliche Horizontal- und Vertikalablenkspulen an dem Vorabbildungsteil der Bildfängerröhre bewirkt, indem diese Spulen mit Strömen gespeist werden, die eine niedrige Wechselstromkomponente aufweisen. Gleichzeitig wird eine Komponente derselben Frequenz den Horizontal- und Vertikalablenkspulen des Hauptablenksystems der Bildfängerröhre zugeführt, so daß der Abtaststrahl der Röhre ebenfalls um einen entsprechenden. Betrag verschoben wird. Während also das Bild in dem Vor-Anordnung in Superorthikonröhren
zur Vermeidung des EinbrennerTektes

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 3. Mai 1957

John H. Dewitt jun. und Aaron C. Shelton,
North Nashville, Tenn. (V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden

abbildungsteil der Bildfängerröhre· periodisch mit verhältnismäßig niedriger Frequenz verschoben wird, wird auch die Abtastung des Bildschirmes in entsprechender Weise verschoben, so· daß das Bild infolge dieser Verschiebung nicht so> lange auf dem Schirm der Röhre verbleibt, daß ein Nachbild auch bei heller Szene nach Ablauf der Zeit entstehen kann, während der die Szene tatsächlich abgebildet wird.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer Superorthikon-Bildfängerröhre gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Schaltbild des Vorabbildungsteiles der Röhre mit den Hilfsablenkspulen, und

Fig. 3 ist ein Schaltbild einer abgeänderten Schaltung, die die Horizontal- und Vertikalablenkströme für das Hilfsablenksystem des Vorabbildungsteiles der Röhre liefert, sowie die Hilfsablenkströme, die den Hauptablenlcspulen der Röhren zugeführt werden.

In Fig. 1 isteineSuperorthikonröhrelO dargestellt, die in üblicher Weise in Fernsehkameras benutzt werden kann» Diese Röhre enthalt einen Vorabbildungsteil 11, einen Abtastteil 12 und einen Strahlerzeugungssowie Sekundär-Elektronenvervielfacherteil 13. Diese Teile haben den üblichen Aufbau; der Vorabbildungsteil enthält eine halbdurchsichtige Photokathode 14, auf der das Fernsehbild 15 mit Hilfe eines Objektivs 16 abgebildet wird, so daß ein Bild der Szene auf dieser Photokathode entsteht. Die Elektronen, die von dieser Kathode ausgehen, werden mit Hilfe einer

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Beschleunigungselektrode 19 und eines in unmittelbarer Nähe vor der Schirmelektrode 18 angeordneten Gitters beschleunigt und mit Hilfe der Fokussierspule 17 auf dem Schirm fokussiert. Die andere Seite des Schirmes 18 wird durch einen Kathodenstrahl abgetastet, der in dem Strahlerzeugungssystem 20 erzeugt wird. Der Strahl wird mit Hilfe von Horizontal- und Vertikalablenkspulen, die sich in dem Ablenkjoch 21 befinden, über die Elektrode 18 bewegt. Die Spulen 17σ dienen zur Justierung der Strahlausrichtung und damit zur Vermeidung S-förmiger Verzerrungen.

Gemäß der Erfindung ist der Vorabbildungsteil einer üblichen Orthikonröhre mit zusätzlichen Horizontal- und Vertikalablenkspulen versehen, die in Form eines einheitlichen Spulenaufbaues oder Joches angedeutet sind. Die Wirkung der zusätzlichen Horizontal- und Vertikalablenkspulen besteht darin, daß dem elektronenoptischen Bild auf der Schirmelektrode 18 eine Bewegung mit einer horizontalen und einer vertikalen Komponente erteilt wird. Die Spulen 22ν und 22h können in verschiedenen Quadranten nach Fig. 2 angeordnet werden, in der die Röhre 10 von der Seite der Photokathode her betrachtet ist. Die Beziehung zwischen den Wechselstromkomponenten der Ströme, welche die zusätzlichen Horizontal- und Vertikalablenkspulen 22ν und 22 h durchfließen, ist so getroffen, daß sie untereinander eine Phasenverschiebung von etwa 90° aufweisen, so daß, wenn der eine Strom sinusförmig verläuft, der andere durch einen Kosinusverlauf dargestellt werden kann.

Ablenkströme, welche diese Beziehung aufweisen und zur Speisung der Ablenkspulen geeignet sind, können z. B. mit Hilfe von zwei kreisförmigen Potentiometern 23 und 24 erzeugt werden. Die Potentiometer haben je einen durch einen Motor angetriebenen Schleifkontakt, der mit getrennten Spannungsquellen verbunden ist. Das Potentiometer 23 hat Schleifkontakte 23 a und 23 b, die aufeinander diametral gegenüberliegenden Seiten eines isolierenden Halters 23 c angeordnet sind. Diese Kontakte sind mit einer Batterie 25 oder einer entsprechenden Spannungsquelle verbunden. Die einander diametral gegenüberliegenden Punkte 23 d und 23 t' des Potentiometers 23 sind an die Klemmen der vertikalen Ablenkspulen 22 t' nach Fig. 2 angeschlossen. In der einen Verbindungsleitung liegt ein veränderlicher Widerstand oder ein Potentiometer 26, der von einem Kondensator 27 (s. Fig. 1) überbrückt ist. Das Potentiometer 24 ist mit Schleifkontakten 24a und 24b ausgerüstet, die auf diametral einander gegenüberliegenden Seiten eines drehbaren Teiles 24c angeordnet sind, das aus Isoliermaterial besteht. Diese Schleifkontakte sind an eine Stromquelle z. B. eine Batterie 28 angeschlossen. Die diametral einander gegenüberliegenden Punkte 24 d und 24 e des Potentiometers 24 sind an die Horizontalablenkspulen 22 a angeschlossen. Ein veränderlicher Widerstand 29, der von einem Kondensator 30 (s. Fig. 1) überbrückt ist, liegt in der einen \'erbindungsleitung.

Die Schleifkontakte 23 a, 23 b und 24a, 24 & werden durch einen Motor 31 gedreht, so daß sie einen verhältnismäßig niederfrequenten Strom erzeugen, dessen Frequenz etwa 5 bis 15 Hz beträgt und der den zusätzlichen Horizontal- und Vertikalablenkspulen in der oben beschriebenen Weise zugeführt wird. Teile dieser Ströme werden auch den Hauptablenkspulen 21 für die horizontale und vertikale Ablenkung über Neutralisierungspotentiometer 26 und 29 für das Vertikal- bzw. Horizontalablenksystem zugeführt, die in Reihe mit den Vertikal- und Horizontalablenkspulen 22ν bzw. 22/i. liegen.

Kondensatoren 27 und 30 überbrücken die Neutralisierungspotentiometer 26 bzw. 29, um zu verhindern, daß Sägezahnspannungen aus den Vertikal- und Horizontalablenkgeräten die Verschiebeschaltung des Elektronenbildes beeinflussen. In der Verschiebeschaltung werden im Vergleich zur Größe der vertikai en und horizontalen Sägezahnspannungen nur kleine Spannungen benötigt, die natürlich von dem Vorabbildungskreis ferngehalten werden sollten.

Die Sägezahnspannungen, die den Hauptablenkspulen für die Horizontal- und Vertikalablenkung zugeführt werden, werden, in üblicher Weise erzeugt und dem Eingang von Transformatoren 32 und 33 zugeführt. An die Ausgangsseite des Transformators 32 ist die Horizontalablenkspule des Hauplablenkjoches 21 über ein Zentrierungspoten.tiometer 34 und über das Potentiometer 29 so< angeschlossen, daß eine Komponente des Wechselstromes, der von dem kreisförmigen Potentiometer 24 erzeugt wird, der horizontalen Sägezahnspannung aufmoduliert wird. In ähnlicher Weise ist die Ausgangsseite des Transformators 33 an den vertikalen Abschnitt der Hauptablenkspule 21, und zwar über einen Zentrierungswiderstand 35 sowie über ein veränderliches Neutralisierungspotentiometer 26 angeschlossen, so> daß die vertikale Sägezahnspannung mit der am Potentiometer 26 erzeugten Kosinusspannung moduliert wird.

Entsprechende Schaltungen zur Zuführung einer

Zentrierungsspannung sind mit den Schleifkontakten der Zentrierungspotentiometer 34 und 35 verbunden; diese Schleifkontakte 34« und 35 a sind zusammen an eine Spannungsquelle angeschlossen, so daß die Größe der Zentrierungsspannung, die jeder dieser Ablenkschaltungen zugeführt wird, durch. Verschiebung der Schleifkontakte 34a und 35 a verändert und geregelt werden kann.

In. Fig. 3 ist eine andere Art der Erzeugung des niederfrequenten pulsierenden Stromes dargestellt, die gegenüber der Ausführung nach Fig. 2 deswegen vorzuziehen ist, weil drehbare Schleifkontakte, die mit den ringförmigen AVi der ständen oder Potentiometern verbunden sind und die nur eine beschränkte Lebensdauer haben, vermieden werden. Das Gerät enthält einen Ringfeldgeber 60, der eine drehbare Spule 61 und stationäre Spulen 62 und 63 enthält, die gegenüber der drehbaren Spule so angeordnet sind, daß die in der Spule 62 induzierte niederfrequente Spannung eine Phasenverschiebung von im wesentlichen 90° gegenüber der in der Spule 63 induzierten Spannung aufweist. Diese niederfrequente Spannung bildet eine Hüllenspannung für die Eingangsspannung von 60 bzw. 50Hz, die zur Speisung der drehbaren Eingangsspule 61 zugeführt wird, und diese Spannung von 60 bzw. 50¹ Hz wird natürlich auch in den, festen Spulen

62 und 63 induziert.

Ein Transformator 67 mit einer Primärwicklung 68, die an eine Spannungsquelle von 115 V und 60 Hz (50 Hz) angeschlossen ist, und mit zwei Sekundärspulen 69 und 70, die in Reihe zu den Spulen 62 und

63 liegen, ist vorgesehen, um den Eingängen 65 bzw. 66 eine 60- bzw. 50-Hz-Komponente zuzuführen. Diese Anordnung liefert eine 60- bzw. 50-Hz-Spannungskomponente an die Eingänge der Gleichrichter, um eine phasenverschobene Komponente der 60- bzw. 50-Hz-Wechselspannung zu neutralisieren, die diesen Eingängen zugeführt werden könnte. Zu diesem Zweck werden die von den Sekundärwicklungen 69 und 70

gelieferten Spannungen durch die Potentiometer 71 bzw. 72 eingestellt. Diese Spannungen werden je nach der Drehrichtung der drehbaren Spule 61 entweder zu der phasenverschobenen Komponente hinzuaddiert oder von ihr abgezogen.

Die Ausgangsspannungen der Gleichrichter 65 und 66 werden Filterkreisen 73 und 74 zugeführt, deren Ausgänge mit den Ablenkspulen 22 ν und 22 h d,es Vorabbildungsteiles über Potentiometer 26 und 29 verbunden sind, wie dies auch in Fig. 2 dargestellt wurde.

Sowohl der Stromerzeuger nach Fig. 2 mit den Potentiometern als auch der Stromerzeuger nach Fig. 3 mit dem Ringfeldgeber sind praktisch erprobt und als einwandfrei befunden worden. Der an zweiter Stelle beschriebene Generator liefert den gleichen Hilfsablenkstrom wie der erste, hat jedoch eine Gleichisp annungskomponente, die für den Betrieb nicht schädlich ist. Die Frequenz des Ablenkstromes wird nach oben dadurch begrenzt, daß das Bild für den Beschauer nicht wackeln darf, wenn die Bewegung des Bildes auf der Schirmelektrode durch den Abtaststrahl auf der Rückseite des Schirmes nicht genau nachgebildet wird. Wenn die Hilfsablenkfrequenz zu niedrig ist und das Superorthikon sehr alt und zum Einbrennen neigt, dann kann das Bild trotzdem auf der Schirmelektrode einbrennen. Eine Frequenz von 5 bis 15 Hz hat sich als günstiger Wert ergeben. Bei einem solchen Wert ist die leichte Bewegung des Bildes nicht wahrnehmbar und das Einbrennen des Bildes wird stark vermindert. Es könnten auch hohe Frequenzen wie 6O¹Hz benutzt werden, jedoch würde dies die Speichereigenschaften des Schirmes während der Bildabtastperiode ungünstig beeinflussen.

In der Praxis wird die Amplitude des dem Vorabbildungsteil zugeführten Ablenkstromes so· eingestellt, daß eine Bewegung des Bildes erzeugt wird, die etwa 10 % der Bildbreite entspricht. Die Größe des Neutralisierungsstromes, der dem Ablenkjoch zugeführt wird, wird dann, so eingestellt, daß das Bild stillzustehen scheint. Es ist ferner notwendig, die Ablenkspule des Vorabbildungsteiles auszurichten, so daß ihre Achse mit der Röhrenachse zusammenfällt und daß die Achsen der Bildablenkung mit der Abtastablenkung genau zusammenfallen.

Claims (8)

Patentansprüche: 45

1. Anordnung in Superorthikonröhren zur Vermeidung des Einbrennefrektes, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe elektronenop ti scher Mittel eine niederfrequente periodische Verschiebung des Elektronenbildes auf dem Schirm der Röhre vorgenommen wird und daß diese Bewegungskomponente durch aine synchron dazu verlaufende zusätzliche Ablenkbewegung des Abtaststrahles kompensiert wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschiebung der Lage des Elektronenbildes zusätzliche elektromagnetische Ablenkspulen (22) dienen, sowie eine Stromquelle, die diesen Spulen einen pulsierenden Strom zuführt, der das Elektronenbild um einen Betrag verschiebt, der etwa dem zehnten Teil der Breite des Bildes entspricht.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen den zusätzlichen Ablenkspulen und der Stromquelle Einrichtungen (26, 29) enthalten, durch die der diesen Ablenkspulen zugeführte Wechselstrom in seiner Amplitude eingestellt werden kann.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle aus einem Wechselstromgenerator besteht, der einen Strom mit einer Frequenz von 5 bis 15 Hz erzeugt, so daß das Elektronenbild auf den Schirm mit dieser Frequenz verschoben wird.

5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurdh. gekennzeichnet, daß parallel zu den Einstelleinrichtungen Kondensatoren (27, 30) geschaltet sind, die verhindern, daß Spannungen aus der Zeilen- und Bildablenkeinrichtung in den Kreis der Stromquelle gelangen.

6. Fernsehkamera nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle Gleichrichter enthält, die einen pulsierenden Gleichstrom zur Verschiebung der Lage des Elektronenbildes erzeugen.

7. Fernsehkamera nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle eine drehbare Spule enthält, die an eine Wechselstromquelle angeschlossen ist, und feste Spulen, die im Verhältnis zu der drehbaren Spule so angeordnet sind, daß in den festen Spulen um 90° phasenversdhobene Wechselspannungen, erzeugt werden, wobei die Gleichrichter mit den. festen Spulen verbunden sind, und einen pulsierenden Strom, erzeugen, der den. zusätzlichen elektromagnetischen Ablenkspulen (22) zugeführt wird und der das Elektronenbild um einen. Betrag verschiebt, der etwa dem zehnten Teil der Breite des Bildes entspricht.

8. Fernsehkamera nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Neutralisierung einer Komponente der in den festen Spulen induzierten Spannungen zwischen diesen Spulen und den Gleichrichtern liegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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