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Im allgemeinen wird in Farbfernsehempfängern das darzustellende Bild
dadurch erzeugt, daß ein Elektronenstrahl in einem Rastermuster einen Bildschirm
abtastet, wobei die Intensität der Erregung auf dem Bildschirm gesteuert wird. Das
Rastermuster hat gewöhnlich eine Rechteckform. Es ist bekannt, daß bei den in Betracht
kommenden Systemen es vielfach vorteilhaft ist, die Form und Größe und waagerechte
Auslenkung des Elektronenstrahls zu steuern. Es ist bereits versucht worden, auf
diese Weise Farbaufzeichnung und Reinheit zu ermöglichen.
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Bei einem bekannten Farbfernsehsystem werden die die Zeilenablenkung
des Strahls bewirkende Spannung bzw. der Strom geschwindigkeitsmoduliert. In diesem
System liegen die Abtastzeilen quer und vorzugsweise senkrecht zu den Streifengruppen;
durch die Abtastung des Schirms werden Strahlindeximpulse in festem Zeitverhältnis
zur Abtastung der Streifengruppen erzeugt, wobei aus den Strahlindeximpulsen eine
Schwingung von Streifenwiederholfrequenz abgeleitet und zur Geschwindigkeitsmodulation
der Zeilenablenkspannung bzw. des Stromes in solcher Weise ausgenutzt wird, daß
die Dauer des Verweilens des Abtastfleckes auf den Streifen vergrößert und auf allen
Streifen im wesentlichen gleich ist.
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Weiter ist ein Farbfernsehempfänger mit einer Kathodenstrahlröhre
bekannt, deren Leuchtschirm aus parallelen, senkrecht zur Zeilenabtastrichtung angeordneten
Leuchtstoffstreifen für die einzelnen Farben besteht und von einem entsprechend
der Helligkeitsinformation des Empfangssignals intensitätsmodulierten Elektronenstrahl
abgetastet wird, dessen Abtastgeschwindigkeit in Zeilenrichtung zur Änderung der
wiedergegebenen Farben verändert wird. Bei diesem Farbfernsehempfänger wird dem
die Ablenkung senkrecht zur Streifenrichtung bewirkenden Sägezahn, welcher für die
Abtastung einer Streifengruppe eine Zeit T benötigt, ein von in der Kathodenstrahlröhre
erzeugten Indexsignalen abhängiger Sägezahn entgegengerichteter Neigung von der
Frequenz
überlagert, dessen auf die Streifengruppe bezogene Phase durch- den Farbton gesteuert
wird, während die Amplitude des Sägezahns oder die Fokussierung des Elektronenstrahls
durch die Sättigung gesteuert wird.
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Bei dem bekannten Farbfernsehsystem werden die Indeximpulse von einer
der sichtbaren Farben, z. B. Blau, abgeleitet und damit die Abtastung so gesteuert,
daß kleine Verzögerungen eingeführt werden, um die Verweilzeit auf den Leuchtstreifen
zu erhöhen. Dabei ist auch vorgesehen, daß der Elektronenstrahl kleiner als die
Breite der Leuchtstreifen sein müsse. Vorschläge für eine weiterreichende Steuerung
des Abtaststrahls sind jedoch aus der Beschreibung dieses Farbfernsehsystems nicht
zu entnehmen. Dies liegt unter anderem darin begründet, daß in dem bekannten System
ein Trägersystem zur Modulation des Elektronenstrahls verwendet und die Abtastung
schrittweise von dem abgeleiteten Indexsignal gesteuert wird. Die hierfür erforderlichen
Vorrichtungen arbeiten wahrscheinlich zu langsam, um zu einer verbesserten Steuerung
des Elektronenstrahls zu kommen.
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Auch bei dem an zweiter Stelle erwähnten bekannten Farbfernsehempfänger
wird der Fall berücksichtigt, daß der Leuchtfleck im Vergleich zur Breite des Leuchtstreifens
klein sein sollte. Für diesen bekannten Farbfernsehempfänger wird jedoch ebenfalls
ein Trägersystem verwendet, um das Indexsignal abzuleiten und den Abtaststrahl zu
modulieren. Auch diese Anordnung arbeitet zu langsam, um zu einer verfeinerten Steuerung
des Abtaststrahls zu kommen. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Anordnung liegt
darin, daß eine Feinsteuerung der Abtastung verwendet wird, um die drei Primärfarben
unmittelbar aus der Trägerwelle zu demodulieren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung des Abtaststrahls
in einem Farbfernsehempfänger zu verbessern.
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Die Erfindung geht aus von einem Farbfernsehempfänger mit einer Index-Farbbildröhre,
deren von einem einzigen Kathodenstrahl abgetasteter Leuchtschirm aus parallelen,
senkrecht zur Zeilenäbtastrichtung angeordneten Leuchtstoffstreifen besteht, die
unter dem Einfluß der Abtastelektronen abwechselnd in den drei Grundfarben zur Erzielung
eines Bildrasters aufleuchten und denen eine Anordnung zur Erzeugung von Impulsen
einer Indexstrahlung zugeordnet ist, die ebenfalls durch den Abtaststrahl erregt
wird, wobei die sichtbare Strahlung der Streifen von der elektromagnetischen Indexstrahlung
getrennt ist und ein Strahlungswandler vorgesehen ist, der die Impulse der Indexstrahlung
in Impulse umwandelt, welche eine Mehrzahl von Toren steuern, deren Eingängen die
Farbvideosignale zugeführt sind und an deren Ausgängen entsprechend modulierte Impulse
für die Steuerung der effektiven Intensität des abtastenden Strahls auftreten, wobei
die senkrechten Streifen von dem Abtaststrahl über ihre volle Breite bezüglich eines
Abstandes abgetastet werden, so daß Farbrichtigkeit bei einer nichtlinearen Abtastung
erzielt wird. Zur Lösung der Aufgabe ist der erfindungsgemäße Farbfernsehempfänger
gekennzeichnet durch Impulsformereinrichtungen, die aus den vom Strahlungswandler
gelieferten Indeximpulsen Abfrageimpulse (Sampling-Impulse) erzeugen, die die Farbsignale
zur Ableitung von Modulationsimpulsfolgen abfragen, durch die die Zeitdauer des
Elektronenstrahls entsprechend der Intensität der wiederzugebenden Farbsignale verändert
wird, und durch Verzögerungsmittel, die zur Einhaltung einer genauen Synchronisation
der Modulationsimpulse die Zeitverzögerung, die in die die Modulationsimpulse bildenden
Schaltungsteile eingeführt -wird, auf -einen kleinen und genauen Teil der Dauer
der Abtastung eines Zeilen abtastintervalls beschränken.
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Die Erfindung sieht eine Steuerung vor, die auf Probewerten beruht.
Die Farbvideosignale werden dabei in Reihenfolge auf einen einzigen Elektronenstrahlerzeuger
angewendet. Die Erfindung kann als sogenannte »Open-Loop«-Steuerung verwirklicht
werden.
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Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung. Es zeigt F i g. 1 eine Kathodenstrahlröhre
mit einem Bildschirm mit Indexstreifen und einer Mehrzahl von Strahlungsdetektoren,
wobei die Röhre auch besondere schematisch dargestellte Elektroden zur Strahlformung
enthält, F i g. 2 eine Bildschirmanordnung für die Röhre nach F i g. 1,
F
i g. 2 a einen Querschnitt durch den Bildschirm nach F i g. 2, F i g. 2 b eine netzartige
Struktur, die als Bildschirm verwendbar ist, F i g. 3 eine andere Ausführungsform
eines für die Röhre nach F i g. 1 verwendbaren Bildschirms, F i g. 3 a einen Querschnitt
durch den Bildschirm nach F i g. 3 mit drei verschiedenen Indexanordnungen, F i
g. 4 einen einzelnen Kanal einer Schaltung, welche einen Impulsgenerator darstellt,
der auf eine Indexstrahlung des Bildschirms einer Röhre anspricht und zur Steuerung
der Modulation des Elektronenstrahls dient, der in der Röhre erzeugt wird, F i g.
5 eine idealisierte Erregung des Bildschirms nach F i g. 3, falls mit dem Elektronenstrahl
von 0 bis 3 T linear und von 3 T bis 6 T nichtlinear abgetastet wird, F i g. 6 eine
weitere idealisierte Erregung des Bildschirms nach F i g. 3 durch den Elektronenstrahl,
wobei Impulse verschiedener Größe und Dauer verwendet werden, F i g. 7 eine weitere
idealisierte Erregung eines Bildschirms, dessen letzter Streifen vergrößert ist,
wobei die Impulse unterschiedliche Größe oder Dauer haben, F i g. 8 die idealisierte
Erregung eines Streifens eines Bildschirms, wobei die Erregungsperiode nach der
Zeit in Abhängigkeit von der Amplitude des darzustellenden Signals moduliert wird,
F i g. 9 ein elektrisches Impulssignal mit etwa exponentiellem Anstieg und Abfall,
F i g. 10 Glockenkurven, welche die Wirkungen eines Elektronenstrahls auf einen
Indexstreifen veranschaulichen, F i g. 91 eine Einteilung eines Bildschirms nach
F i g. 3, F i g. 12 eine Filter-Detektor-Kombination, die in geeigneter Weise auf
die Indexstrahlung des Bildschirms nach F i g. 11 anspricht, F i g. 13 eine Anordnung
zur Steuerung der Abtastgeschwindigkeit, Form und Amplitude eines Elektronenstrahls
als Funktion der Videomodulation, F i g. 13 a eine für die Anordnung nach F i g.
13 verwendbare Wellenform zur Steuerung der Erregungsperiode des Elektronenstrahls
in Abhängigkeit von der Videomodulation, F i g. 14 eine Verzögerungseinrichtung
mit drei gittergesteuerten Photo-Vervielfacherröhren, welche eine Dreifarben-Kathodenstrahlröhre
mit nur einem Strahlwerfer bedienen, F i g. 15 eine besondere Photo-Sekundäremissionsvervielfacherröhre
mit drei Eingängen, drei Steuergittern und einer einzigen koaxialen Ausgangsleitung,
über welche der Elektronenstrahlerzeuger einer besonderen Kathodenstrahlröhre gespeist
wird, F i g. 16 bis 18 eine Mehrzahl von elektromagnetischen Strahlungssammlern
und -übertragern, F i g. 19 eine Kathodenstrahlröhre mit einem Bildschirm zur Erzeugung
von Röntgenstrahlen und mit Detektormitteln zur Umwandlung der Röntgenstrahlen in
elektrische Signale, F i g. 20 eine Kathodenstrahlröhre mit zwei Detektoren, die
auf verschiedene elektromagnetische Strahlungen ansprechen, und F i g. 21 eine Kathodenstrahlröhre,
bei welcher der Elektronenstrahl von der letzten Stufe eines Sekundäremissionsvervielfachers
geliefert wird. In F i g. 1 enthält eine Kathodenstrahlröhre 10 ein Glied 12 zur
Formung eines Elektronenstrahls. Eine Bildschirmanordnung 14 wird von dem Elektronenstrahl
abgetastet, der von dem Bauteil 12 geliefert wird. Spulen 16 bewirken in üblicher
Weise die vertikale und horizontale Abtastung. Zwei Strahlungsdetektoren 18 sind
außen an der Röhre angeordnet. Sie sprechen auf Röntgenstrahlen an und liegen im
wesentlichen parallel zur Ebene der Bildschirmanordnung 14 in deren Nähe. Elektroden
20 zur Feineinstellung der vertikalen Ablenkung und Elektroden 22 zur Feineinstellung
der horizontalen Ablenkung sind so angeordnet, daß sie den Elektronenstrahl in der
im folgenden beschriebenen Weise steuern. In dem Halsabschnitt 26 der Kathodenstrahlröhre
liegen zwei Strahlungsdetektoren 24, die im Zusammenhang mit den Detektoren 18 verwendet
werden können, je nach der Gesamtzahl der erzeugten Indexsignale. Daher sind die
Detektoren 18 als außerhalb der Kathodenstrahlröhre liegend und die Detektoren 24
als in der Röhre liegend dargestellt, um elektromagnetische Indexsignale festzustellen.
Die Detektoren 18 können aus Photo-Sekundäremissionsvervielfachern, wie z. B. der
RCA 931 A, bestehen, die in geeigneter Weise ansprechen. Die Vorrichtung
24 kann aus den Elementen aufgebaut sein, aus denen die RCA 931 A besteht.
Wahlweise kann die Anordnung nach F i g. 19 benutzt werden, wenn nur ein Detektor
erforderlich ist, oder diejenige nach F i g. 20, wenn eine Mehrzahl von Detektoren
erforderlich ist. Die Bildschirmanordnung 14 besteht aus den Teilen 28, 30 und 32.
Das Teil 28 besteht in einer Ausführungsform aus phosphoreszierenden oder anderen,
sichtbare Strahlung emittierenden Materialien, die in schmalen Streifen der Länge
nach in vertikaler Richtung angeordnet sind. Die horizontale Abtastung dieser Streifen
geht im wesentlichen rechtwinklig zu der derart gekennzeichneten Vertikalrichtung
vor sich. Das Teil 30 ist eine elektronentransparente, lichtreflektierende
Aluminiumschicht. Das Teil 32 besteht aus Streifen, welche eine elektromagnetische
Indexstrahlung liefern, wenn sie mit dem Abtaststrahl beschossen werden. In Abhängigkeit
von den Stoffen, aus welchem diese Streifen bestehen, kann die elektromagnetische
Indexstrahlung Wellen vom infraroten bis zum Röntgenstrahlenbereich umfassen. Falls
diese Indexstrahlung im Röntgenstrahlenbereich liegt, können die Teile 30 und 32
ausgetauscht werden, wie noch erläutert werden wird. In F i g. 3 a ist eine Bildschirmanordnung
dargestellt, welche Indexsignale im angegebenen Frequenzbereich erzeugen kann.
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Bildschirme F i g. 2 zeigt im vergrößerten Maßstab eine Vorderansicht
einer möglichen Anordnung der Schicht 28 der Bildschirmanordnung 14. Phosphore,
die rote, grüne und blaue Farben erzeugen, sind in der Reihenfolge Rot-Grün, Blau-Grün
angeordnet und mit 40-41, 42-43 bezeichnet. Die Abmessungen der Phosphorstreifen,
die für diesen Zweck ausgewählt worden sind, sind derart, daß, wenn der horizontale
Abtaststrahl, der linear von links nach rechts über F i g. 2 hinwegläuft, in seiner
Stärke konstant ist, ein im wesentlichen weißes Bild dem Beobachter dargeboten wird.
Das wird dadurch erreicht, daß die Breite der Streifen auf dem Abtastweg umgekehrt
proportional zu den Leuchtstärken der farberzeugenden
Phosphore
sind. Die zur Zeit erhältlichen Phosphore sind im grünen Bereich stärker als im
blauen, und dieser ist wieder stärker als der rote Bereich. Aus diesem Grund ist
der rote Streifen der breiteste, der blaue Streifen ist schmaler, und die Summe
der beiden grünen Streifen zusammen ist noch schmaler. Die Leuchtstärken sind diejenigen,
welche bei menschlicher Beobachtung wahrgenommen werden. Der grüne Streifen ist
in der dargestellten Weise geteilt, da die Schärfe des Auges am größten im grünen
Bereich des Spektrums ist. Die Streifen 36 und 38, aus denen die Schicht 32 besteht,
sind auf der Aluminiumschicht 30 oder der Phosphorschicht 28 angeordnet. Diese Streifen
liefern die elektromagnetischen Indexsignale. Das Signal vom Streifen 36 wird benutzt,
um über eine geeignete Schaltung die rotgrüne Phosphorkombination zu erregen; das
Indexsignal vom Streifen 38 dient dazu, über eine entsprechende Schaltung die blaugrüne
Phosphorkombination zu erregen. Der Indexstreifen liegt »vor« den farberzeugenden
Streifen, denen er zugeordnet ist, so daß die Abtastzeit, welche der Strahl zum
Wandern vom Streifen 36 zum Streifen 40 benötigt, im wesentlichen gleich der Gesamtverzögerung
ist, die zwischen der Erzeugung des Indexsignals bei 36 und der Zeit eintritt, in
der die Wirkung des Signals im Streifen 40 bemerkt wird. Diese Zeitverzögerung ist
in der F i g. 2 als T,, dargestellt worden. Eine gleiche Verzögerung T," besteht
zwischen dem Indexstreifen 38 und dem Farberzeugungsstreifen 42. Das günstigste
Ergebnis wird erreicht, wenn die Periode T," auf ein Mindestmaß herabgesetzt ist.
Zu diesem Zweck werden ein elektromagnetisches Indexsignal und eine möglichst kleine
Zahl von Breitbandkreisen verwendet.
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In F i g. 2 a ist ein Querschnitt einer Ausführungsform des Schirmes
nach F i g. 2 dargestellt. In der Figur sind die farberzeugenden Phosphorstreifen
40, 41, 42 und 43 und die Schicht 30 aus elektronendurchlässigem Aluminium dargestellt.
Die Indexstreifen 36 und 38 liegen auf der Seite des Schirms, welcher dem Strahlwerfer
der Röhre zugekehrt ist, entsprechend der Schicht 32 der F i g. 1. Die Streifen
36 können aus geeignet zubereitetem hexagonalem ZnO oder aus Ba2Si04 bestehen, das
mit Blei aktiviert ist, oder aus triklinem CaMgSi04, das mit Cer aktiviert ist.
Der mit dem Abtaststrahl beschossene Streifen 36 erzeugt eine elektromagnetische
Strahlung im Bereich von 3700 Angström. Diese Strahlung hat weiter das Merkmal,
daß. sie bei Aufhören der Erregung sehr schnell verfällt. Der Streifen 38 kann aus
einem Wolframdraht oder aus Molybdän oder einem anderen Material bestehen, das eine
höhere Ordnungszahl aufweist und bei Erregung durch den Abtaststrahl Röntgenstrahlen
erzeugt. Die Röntgenstrahlenerzeugung tritt gewöhnlich dann ein, wenn der Abtaststrahl
die Schicht 30 und die Phosphorstreifen trifft. Die Ausbeute vergrößert sich merklich,
wenn der Strahl den Streifen 38 trifft. Das beruht auf der Tatsache, daß die Stärke
der Röntgenstrahlenerzeugung proportional der Ordnungszahl des Metalls ist, aus
welchem der Schirm hergestellt ist. Der Beziehung liegt die Gleichung zugrunde:
Ausbeute = 1,4 - 10-9ZV, wobei Z die Atomordnungszahl des Schirms und V die Beschleunigungsspannung
des Elektrons ist. Für Wolfram gilt Z = 74, und bei 20 kV ist die Aus-In den F i
g. 2 b und 3 a sind weitere Schirmausführungen dargestellt. Nach F i g. 2 b wird
eine netzartige Struktur aus horizontalen Teilen 37 und vertikalen Teilen 36 und
38 gebildet. Die Zwischenräume dieser Struktur werden streifenweise mit Phosphoren
gefüllt, um die farberzeugenden Streifen 40, 41, 42 und 43 zu schaffen. Das Teil
36 kann aus einem Kupferdraht bestehen. Teil 38 kann aus Molybdändraht hergestellt
sein. Die Teile 37 können entweder leitend sein oder nicht; sie sollen sich jedoch
wesentlich von den Teilen 36 und 38 in den beute annähernd 0,2%. Diese Röntgenstrahlung
fällt auch sehr schnell nach Aufhören der Erregung ab; wesentlich mehr als bei den
Phosphoren, aus welchem der Streifen 36 besteht. Infolgedessen kann der Schirm nach
F i g. 2 a verwendet werden, um zwei elektromagnetische Indexsignale zu erzeugen,
die von der übrigen Strahlung unterscheidbar sind.
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In dem Fall, daß der Streifen 36 ebenfalls ein Röntgenstrahlenerzeuger
sein soll, empfiehlt es sich, die charakteristische Strahlung der Röntgenstrahlen
erzeugenden Streifen auszunutzen. Bei einem Betrieb mit 20 kV gibt Molybdän z. B.
eine charakteristische Strahlung bei 0,71 und bei 0,63 Angström. Durch entsprechende
Filterung im Detektor oder im Schirm ist es möglich, die kontinuierliche Verteilung
der vom Wolframstreifen 36 erzeugten Röntgenstrahlen von der charakteristischen
Strahlung des Molybdänstreifens 38 zu unterscheiden. Falls es erwünscht ist, eine
Mehrzahl von Streifen zu verwenden, die charakteristische Strahlung emittieren,
ist es erforderlich, eine Auswahl zu treffen, die sich auf das Gesetz von M o s
e1 ey stützt:
Danach ist die Frequenz der charakteristischen Strahlung proportional der Atomordnungszahl
des Emitters. Beispielsweise hat Kupfer eine K-Strahlung bei 1,53 Angström, falls
es durch 8-kV-Elektronen erregt wird. Bei 15 kV vergrößert sich diese Strahlung
weit schneller als die kontinuierliche oder Background-Strahlung. Das Verfahren
zur Erzeugung derartiger charakteristischer Spektren sowie der Filterung der getrennten
Strahlungen ist an sich für die Röntgenstrahlentechnik bekannt. Es wird bezüglich
weiterer Einzelheiten auf die Veröffentlichungen »X-Rays and Electrons« von Arthur
H. C o m p t o n, 1926 (Verlag D. Van Nostrand Company), und »X-Rays in Practise«
von Wayne T. Sproull (Verlag McGraw Hill, 1946), Tafeln III, IV und V, verwiesen.
Um das Verständnis dieser Seite der Erfindung zu vereinfachen, werden hier die folgenden
drei Punkte erwähnt.
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1. Die charakteristische Strahlung erscheint als ausgeprägte Spitze
in einem Diagramm, in welchem für einen besonderen Schirm die Intensität, bezogen
auf die Wellenlänge, dargestellt ist.
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2. Für die Erzeugung dieser Spitzen ist eine Erregungsenergie erforderlich,
welche ein bestimmtes Minimum übersteigt.
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3. Ein Material, welches das gleiche wie das Schirmmaterial ist, das
für die Erzeugung der charakteristischen Spektren verwendet worden ist, hat keine
starke Affinität zum Absorbieren dieser charakteristischen Strahlen.
Eigenschaften
unterscheiden, welche die Erzeugung von Röntgenstrahlen betreffen. Die leitende
Anordnung wird bei hoher Spannung betrieben. Wenn der Elektronenstrahl von links
nach rechts abtastet, werden Indexsignale erzeugt. Die Gesamtverzögerung in der
mit diesen Signalen arbeitenden Schaltung soll auf T1 und T, abgestimmt sein, wobei
T1 und T, Zeitperioden darstellen, die T. nach F i g. 2 entsprechen.
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In F i g. 3 ist ein Indexstreifen 44 dargestellt. Die vom Indexstreifen
44 herkommenden Signale liefern Torimpulse für die Erregung der roten, blauen und
grünen Phosphore. Die Gesamtverzögerung zwischen der Erzeugung des Indexsignals
im Streifen 44 und der Erregung des ersten Phosphorstreifens ist wieder mit T "t
dargestellt. Wie im Zusammenhang mit F i g. 2 ausgeführt wurde, ist es erwünscht,
die gesamte Verzögerung auf einen Kleinstwert zu bringen.
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In F i g. 3 a ist ein Querschnitt durch eine Schirmanordnung dargestellt,
welche drei verschiedene elektromagnetische Indexsignale liefert. Die Phosphorschicht
28 enthält Streifen aus farbemittierenden Phosphoren; die Schicht 30 ist elektronentransparent
und lichtreflektierend; die Schicht 32, ebenfalls elektronentransparent, liefert
eine kontinuierliche Röntgenstrahlung und kann außerdem eine charakteristische Röntgenstrahlung
abgeben. Eine konstante Spannung V2 wird an der Seite des Bildschirms aufrechterhalten,
welche der Schicht 32 gegenüberliegt. Eine geeignete Spannung V1 liegt an der Schicht
32. Wenn der Abtaststrahl die Schicht 32 durchsetzt, werden elektromagnetische Indexsignale
bei 44a, 44 b und 44 c erzeugt. Die Spannung V2 kann über eine durchsichtige
elektrische Schicht angelegt werden. Diese Schicht kann entweder auf das Teil
28
oder auf die Blickfeldplatte der Röhre aufgetragen sein, an welcher das
Teil 28 liegt oder haftet. Die Spannung V1 kann über das Teil 32 anliegen.
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In F i g. 19 wird der Bildschirm 310 unter der Spannung gehalten,
die über den Leiter 308 anliegt. Die Innenseite der Stirnplatte 316 wird unter der
Spannung gehalten, die über die Leitung 314 anliegt. Isolatoren 313 trennen den
Bildschirm von der Stirnplatte. Wenn Elektronen vom Strahlenerzeugersystem 302 durch
den Schirm 310 hindurchgehen, werden sie entweder beschleunigt oder verzögert und
erzeugen dadurch elektromagnetische Indexsignale. Falls diese Signale im Röntgenstrahlenbereich
liegen, kann eine Unterbrechung oder Änderung in der Röntgenstrahlung dadurch festgestellt
werden, daß die lichtsammelnde und übertragende Vorrichtung 304 mit einem Material
wie Zinkoxyd bei 305 überzogen wird, welches nach Erregung durch Röntgenstrahlen
im Bereich des sichtbaren Spektrums strahlt. Die Vorrichtung 304 dient als Lichtleitungsrohr
zur Übertragung der bei 305 erzeugten Strahlung auf die Photo-Sekundäremissionsvervielfacher
320, 324, 326, welche in bekannter Weise arbeiten, um ein elektrisches Signal bei
330 zu liefern. Die Vorrichtung 304 kann von einem Kanal 307 durchsetzt sein, der
den Durchgang von Elektronen vom Strahlenerzeugersystem 302 zum Bildschirm ermöglicht.
Das Bauteil 320 wandelt die Strahlung, die ihm durch die Vorrichtung 304 zugeführt
wird, in Elektronen um, die anschließend durch Sekundäremissionsverfahren vervielfacht
werden. In einer Abwandlungsform können die Vorrichtung 304 und der Wellenumwandler
305 dadurch wegfallen, daß das Bauteil 320 aus einem Material wie Wismut
besteht, welches die auftreffenden Röntgenstrahlen unmittelbar in Elektronen umwandelt.
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Die Anordnung nach F i g. 20 ist mit zwei inneren Abnahmeelektroden
für die elektromagnetische Indexstrahlung ausgestattet. Lichtleitungsrohre 350 und
352 gleichen der Vorrichtung 304 der F i g. 19. Die Abnahmeelektroden 360 und 362
entsprechen dem Bauteil 320. Die Dynoden 364, 366, 368 entsprechen den Teilen 324,
326 und 328; Sammlerelektroden 370 und 372 entsprechen dem Bauteil 329. Der Strahlerzeuger
354 entspricht der Anode 302. Ein elektrisches Indexsignal wird von der Elektrode
370, das andere von der Elektrode 372 geliefert, um den Elektronenstrahl zu steuern,
der von dem Strahlerzeuger 354 abgegeben wird. Diese Anordnung kann mit dem Schirm
nach F i g. 2 a verwendet werden. Der Schirm erzeugt ein ultraviolettes Indexsignal
und ein Röntgenstrahlen-Indexsignal, wie bereits beschrieben. Entsprechend kann
die Lichtleitung 350 aus Nickeloxydglas bestehen, um das ultraviolette Signal zu
übertragen. Das Bauteil 352 kann aus geschmolzenem Quarz bestehen, der bei 351 mit
Zinkoxyd überzogen ist, um die Röntgenstrahlen in eine Strahlung mit längerer Wellenlänge
umzuwandeln, die durch das Bauteil 352 übertragen werden kann. Die Bauteile 350
und 352 sind in der dargestellten Weise angeordnet, um eine Strahlungsmenge vom
Bildschirm aufzunehmen, die im wesentlichen unabhängig von der Lage des strahlenden
Bereichs auf dem Schirm ist.
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Wie die F i g. 3 a zeigt, entsteht das Signal bei 44 a in der folgenden
Weise: Die Schicht 32 wird bei 20 kV gehalten und besteht aus einer dünnen Schicht,
Kupfer z. B. Wenn die Schicht 32 mit 20-kV-Elektronen abgetastet wird, wird ein
kontinuierliches Spektrum und eine charakteristische Strahlung von 1,53 Angström
emittiert. Eines dieser oder beide Signale können wahrgenommen werden. Der Bereich
45 wird unter der Spannung V", gehalten, die merklich verschieden von der
Spannung V1 ist. Dies wird durch einen durchsichtigen Überzug oder dadurch erreicht,
daß bei 45 ein Drahtgitter angeordnet wird. Die Stirnplatte der Röhrenhülle 10 kann
ebenfalls verwendet werden, um das Gitter vorzusehen. Eine weitere Möglichkeit besteht
in einer Anordnung nach dem USA.-Patent 2 885 591.
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Bei 44b entsteht das Signal auf Grund dessen, daß ein Streifen der
Schicht 32 entfernt ist. Falls der Elektronenstrahl diesen Bereich überstreicht,
entsteht offensichtlich eine Änderung in der Röntgenstrahlung, die wahrnehmbar ist.
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Das Signal bei 44c entsteht wie bei 44a auf Grund einer Beschleunigung
oder Verzögerung von Elektronen. Die Schicht 32 ist jedoch nicht wie bei 44a und
44 b verändert. Dies kann für Erzeugungszwecke vorteilhaft sein. Wenn die Röntgenstrahlung
bei 47 für Anzeigezwecke in einer der bereits beschriebenen Arten verstärkt wird,
läßt sich feststellen, daß die dünne, elektronentransparente Schicht 32 bei 44c
nicht wesentlich diese Röntgenstrahlen dämpft. Eine andere Betriebsweise des Schirms
an den Stellen 44c und 44a besteht in der Regelung der Geschwindigkeitsänderung
der Elektronen sowie des Ausmaßes der Geschwindigkeitsänderung, um elektromagnetische
Signale im Hertzschen und Mikrowellenbereich zu erzeugen. Die Frequenz dieser Signale
wird durch die Spannungen V1, V2 sowie durch den räumlichen
Abstand
zwischen diesen gesteuert. Die F i g.17 zeigt eine Elektrodenanordnung, mit welcher
diese Signale für weitere Verwendung aufgenommen werden können.
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Indexsignal Verarbeitung In F i g. 4 ist eine Anordnung dargestellt,
welche die Indexsignale ausnutzt, die von der Schirmanordnung nach F i g. 2 erzeugt
werden. Das Bauteil 50 ist photonenempfindlich und gibt Elektronen auf Grund von
Beschießung oder Erregung durch elektromagnetische Indexsignale ab. Das Element
52 ist ein Filter, welches die Strahlung von den Indexstreifen 36 durchläßt und
die Röntgenstrahlung von den Indexstreifen 38 sowie Nebenstrahlungen dämpft oder
aufhält. Falls beispielsweise die Streifen 36 aus hexagonalem Zn0 bestehen, das
bei 3700 Angström strahlt, und die Streifen 38 aus Kupfer sind, das bei 1,53 Angström
strahlt, wird das Element 52 entsprechend aus einer dicken Schicht aus Nickeloxydglas
hergestellt. Dieses Material läßt ein Signal von 3700 Angström durch, dämpft das
1,53-Angströmsignal und dämpft als Nebenerscheinung auftretende Röntgen- und sichtbare
Strahlung. Die Dynoden 54; 56, 58 und 60 bewirken eine Verstärkung des Signals,
welches durch den Elektronenfluß vom Element 50 dargestellt wird, durch eine Sekundäremissionsverstärkung.
Die Anode 62 nimmt das Ausgangssignal auf und gibt es auf das Tor 76. Nach einer
kurzen Zeitverzögerung, die durch das Bauteil 80 bewirkt wird, wird das Ausgangssignal
in das Tor 78 gespeist. Auf diese Weise wird das vom Streifen 36 erzeugte, impulsartige
Indexsignal von dem Element 50 aufgenommen, verstärkt und zum Betrieb des Tores
76 benutzt, wodurch bezweckt wird, daß durch die rote Video-Information die Intensität
des Elektronenstrahls moduliert wird. Bei der Erregung und Übertragung des elektromagnetischen
Indexsignals, ferner bei der Übertragung des Elektronensignals durch die Dynoden,
das Tor und zu dem Strahlerzeuger der Kathodenstrahlröhre und außerdem bei der Weiterleitung
des intensitätsmodulierten Elektronenstrahls vom Strahlerzeuger zum Schirm ergeben
sich Verzögerungen, die zusammen praktisch gleich der Periode T," sind, die in F
i g. 2 dargestellt worden ist. Das Element 80 verzögert das bei 62 erhaltene Ausgangssignal
um eine Zeitspanne, welche gleich derjenigen ist, die der Abtaststrahl zur Überquerung
des roten Streifens 40 benötigt. Dieses verzögerte Signal erregt das Tor 78 mit
dem Zweck, daß ; es der grünen Information möglich wird, die Intensität des Elektronenstrahls
zu modulieren. In dieser Weise wird die richtige Farbsynchronisation erreicht. Eine
zweite, photonenempfindliche sekundäremittierende Anordnung aus Detektor, Verstärker
und Tor ; ist erforderlich zur Erregung der blaugrünen Phosphorkombination; diese
ist aber nicht dargestellt. In entsprechender Weise sind das Verfahren und die Mittel
zur Herstellung der Bildinformation nicht dargestellt, da sie zum Verständnis der
vorliegenden Erfindung nicht erforderlich sind. Das Element 52 der zweiten Detektor-Verstärkerkombination
kann in geeigneter Weise aus einer verhältnismäßig dicken Kupferschicht bestehen.
Diese Schicht 52 liefert dann die 1,53-Angströmstrahlung, die für Kupfer charakteristisch
ist, und dämpft das vom Streifen 36 emittierte Signal von 3700 Angström sowie irgendwelche
sichtbaren Nebenstrahlen. Verarbeitung der Torimpulse In diesem Zusammenhang ist
es wichtig, die Verzögerung und die Form der Impulse, welche die Tore erregen, zu
steuern. Diese Wirkung kann in üblicher Weise durch Verzögerungsketten, Multivibratoren,
Sperrschwinger, vorgespannte Verstärker und vorgespannte Tore erreicht werden. Die
Anordnung nach F i g. 4 ist für die hier beabsichtigten Zwecke neu. Eine Phosphorschicht
64 mit schnellem Abfall wird von der vorauseilenden Kante des wahrgenommenen und
verstärkten Indexsignals erregt. Die Lichtleitung 66 ermöglicht eine Rückkopplung
zum Element 50, wodurch ein positives Rückkopplungssignal erzeugt wird. An der Anode
62 ergibt sich sehr schnell ein gesättigtes Ausgangssignal. Ein negativer Impuls
wird vom Ausgang des Tores 76 oder von einer dem Teil 80 entsprechenden Verzögerungskette
geliefert, die über den Kondensator 82 an die Dynode 58 gekoppelt ist. Dieser negative
Impuls unterbricht den positiven Rückkopplungsweg, beendet den Ausgangsimpuls, und
der Detektorverstärker ist damit zum Empfang eines neuen Auslösesignals bereit.
Das Element 64 kann aus hexagonalem Zn0 bestehen. Element 66 kann aus geschmolzenem
Quarz bestehen. Die Zeitkonstanten werden in Abhängigkeit von der gewünschten Impulsbreite
eingestellt. Die erste Dynode 54 kann als Gitter ausgebildet sein, ähnlich dem für
Trioden gebräuchlichen, und kann mittels der Spannungsquelle 70 so abgestimmt werden,
daß sie die Ansprechschwelle regelt, d. h., das ankommende elektromagnetische Indexsignal
muß einen bestimmten Wert. überschreiten, bevor das auslösende Signal wirksam wird.
Eine veränderbare Spannungsquelle 72 dient dazu, die Gesamtverzögerung durch die
Dynoden zu steuern. Ein veränderlicher Widerstand 74 wird zur Steuerung der Amplitude
des Ausgangssignals benutzt. Da diese Steuerungen untereinander abhängig sind, können
sie mechanisch nach einer anfänglichen Einstellung gekoppelt sein, um der Bedienungsperson
eine einfache nachträgliche Einstellung zu ermöglichen. Dadurch wird ein Impulsgenerator
mit einer kurzen Anschwellzeit geschaffen, welcher von der vorauseilenden Kante
des Indexsignals erregt wird, das wiederum von einem bestimmten Signalniveau abhängt,
und welcher einen Ausgangsimpuls von bestimmter Breite und Amplitude liefert. Falls
es erwünscht ist, kann außerdem die Abtast- oder Verschwenkungsspannung auf die
Steuerelemente des Impulsgenerators gegeben werden, um festliegende Verzerrungen
im Ablenkungssystem des Elektronenstrahls zu kompensieren. Modulation des Abtaststrahls
In F i g. 5 soll die Basislinie 84 eine Entfernung auf dem Bildschirm nach F i g.
3 in Richtung des horizontalen Abtastens darstellen. Impulse 86, 88 und 90 geben
in idealisierter Form die Erregung des Abtaststrahls auf dem Bildschirm wieder.
Diese Impulse können aus einer Anordnung stammen, wie sie im vorhergehenden gerade
beschrieben worden ist. Die Intervalle von 0 bis 6 T stellen gleiche Zeitperioden
und außerdem die Breite der Farbphosphorstreifen dar. Wenn der Abtaststrahl den
Schirm mit konstanter Geschwindigkeit von 0 bis 3 T überstreicht, haben die Impulse
86 gleichen Abstand und
sind vorzugsweise in der Mitte eines jeden
Raumintervalls gelegen. Falls die Abtastgeschwindigkeit nicht konstant ist oder
falls durch die Impulsverzögerungen Fehler eingeführt werden, wie von 3 T bis
6 T
dargestellt ist, werden die Impulse 86 in die Lagen verrückt, die durch
die Impulse 90 angedeutet werden, oder zu den Stellungen verzögert, die durch die
Impulse 88 dargestellt sind. Die gezeigte Impulsbreite ist gleich t, d. h. in diesem
Fall angenähert gleich 3 . Die dargestellte Abweichung von der Linearität ist t
oder 3 innerhalb der Zeitperiode 3 T. Die sich aus der Nichtlinearität des Abtastens
ergebenden Fehler sind für die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Indeximpulsen
kumulativ. Deshalb hat der erste Impuls, der von dem Indeximpuls abgeleitet ist,
eine kleine Verschiebung zwischen 3 T und 4 T, der zweite abgeleitete Impuls hat
eine größere Verschiebung zwischen 4 T und 5 T, und der letzte abgeleitete Impuls
ist mit der größten Verschiebung zwischen 5 T und 6 T dargestellt.
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Aus der F i g. 6 geht hervor, wie dafür gesorgt werden kann, daß der
zuerst aus dem Indeximpuls abgeleitete Impuls länger dauert als der Impuls, der
zuletzt abgeleitet worden ist, wobei trotzdem die Farbrichtigkeit aufrechterhalten
wird. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß der angesammelte Abtastfehler für den
zuerst abgeleiteten Impuls wesentlich geringer ist. Für das angeführte Beispiel
läßt sich die Erregungsperiode von t auf 21/s t erhöhen. Da der rote
Phosphor die geringste Wirkung besitzt, ist es klar, daß die Verdoppelung der Erregungsperiode
dieses Streifens wesentliche Folgen hat. Dieses wird erreicht, ohne daß dabei die
Breite des roten Streifens vergrößert wird.
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Aus der Darstellung der F i g. 7 geht noch ein weiteres Verfahren
zur verbesserten Benutzung von veränderlichen Impuls- und Phosphorbreiten und -abständen
hervor. Diese Figur zeigt, daß, falls die Breite desjenigen Streifens um 33 % vergrößert
wird, der durch den zuletzt vom Indexsignal abgeleiteten Impuls erregt wird, es
möglich ist, die Erregungsperiode des Streifens um 100% zu vergrößern und trotzdem
die Farbrichtigkeit zu erhalten.
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Wenn diese beiden letzten Merkmale miteinander vereinigt werden, wird
es möglich, 60 % der Bildschirmfläche wirksam zu nutzen, selbst bei einer 10%ig
nichtlinearen Abtastung. Dies wird dadurch erreicht, daß Impulsbreiten von 21/s
t, 1°-/s t und 2 t
(insgesamt 6 t) auf dem Bildschirm nach F
i g. 7 verwendet werden, wo z. B. der rote Streifen eine Breite von 3 t, der blaue
Streifen 3 t und der grüne Streifen eine Breite von 4 t (insgesamt 10
t) haben. Verallgemeinernd kann man sagen, daß sich der Vorteil dadurch einstellt,
daß das Erregungsintervall am Start eines Impulszuges verbreitert und die später
abgeleiteten Erregungsintervalle aufeinanderfolgend schmaler gemacht werden und
daß die Breite der einzelnen Streifen in Richtung der Abtastung aufeinanderfolgend
breiter gemacht werden, so daß der Streifen, der durch den anfänglichen Impuls eines
bestimmten Impulszuges erregt werden soll, verhältnismäßig schmal im Vergleich zu
denjenigen Streifen ist, die durch die nachfolgenden Impulse des Zuges erreicht
werden. Offensichtlich wird durch derartige Anordnungen wirksam erstens die abgetastete
Fläche einer Kathodenstrahlröhre und zweitens der Emissionsstrom des Elektronenstrahlerzeugers
der Röhre ausgenutzt.
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Die F i g. 8 läßt erkennen, daß die Dauer des Bildschirmerregungsimpulses
innerhalb des Intervalls 0-T moduliert werden kann, wodurch es möglich wird, einen
Abtaststrahl konstanter Intensität zu benutzen. Jedes Farbvideosignal moduliert
die Dauer des Strahls innerhalb des jeweils entsprechenden Farbstreifens so, daß
die Dauer der Erregung proportional der Größe der darzustellenden Information ist.
Die Verwendung eines Abtaststrahls konstanter Intensität hat besondere Bedeutung
für die Aufrechterhaltung einer gleichförmigen Bündelung und der Fleckgröße des
Strahls. Eine Kombination der Intensitätsmodulation und der Zeitdauermodulation
des Strahls kann ebenfalls mit Vorteil verwendet werden.
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Die in den F i g. 5, 6, 7 und 8 dargestellten Impulsformen sind rechteckig.
Diese Impulse stellen die idealisierte Erregung des Bildschirms dar. In der Praxis
sind Verzerrungen der idealisierten Erregung zu erwarten. Der Durchgang eines Rechteckimpulses
durch Verzögerungsketten, Tore, Übertragungsketten usw. kann nach der Erfahrung
zur Verzerrung des ursprünglichen Impulses führen. Diese Verzerrung, die korrigierbar
ist, hängt einerseits von der ursprünglichen Impulsbreite und -form und andererseits
von der Bandbreite der Kreise ab, durch die der Impuls hindurchgeht. Sie ist weiter
abhängig von der Art der Kathodenstrahlerzeugung. In F i g. 9 ist eine verzerrte
Wellenform dargestellt, die sich dadurch ergeben könnte, daß ein Rechteckimpuls
durch Kreise mit nicht ausreichender Bandbreite hindurchgeht. Durch Verwendung von
Formungskreisen, Schmitt-Triggern, Sperrschwingern, Multivibratoren usw. ist es
möglich, die Verzerrung der Wellenform so weit wieder auszugleichen, daß ihre Wirkung
verringert wird. Die führende Kante eines verzerrten Impulses ist bei 96, die nacheilende
Kante bei 92 dargestellt. Durch Einstellung auf das Niveau 94 ist es möglich, einen
Rechteckimpuls mit der Dauer t wiederherzustellen. Steuerung des Abtaststrahls Eine
weitere Ursache der Verzerrung der idealisierten Erregung bildet die Form des abzutastenden
Strahls. Ein Elektronenstrahl mit kreisförmigem Querschnitt hat eine Änderung in
der Elektronendichte, gemessen über einen Durchmesser, ,die durch die Kurve 96 der
F i g. 10 dargestellt werden kann. Falls ein Abtaststrahl dieser Form einen Streifen
abtasten und erregen soll, welcher eine Indexstrahlung emittiert, ist es klar, daß
sich etwas ergibt, das weniger als ein rechteckiger Impuls der Anzeigestrahlung
ist. Das Ausmaß, in welchem diese Verzerrung abträglich ist, hängt von vielen Faktoren
ab und kann je nachdem ins Gewicht fallen oder nicht. Es ist im vorhergehenden bereits
beschrieben worden, zur Erzeugung der Indexstrahlung einen Streifen zu verwenden,
der einen Ausgang hat, dessen Größe bei Erregung sättigt. Es ist weiter ausgeführt
worden, daß der Ausgang des Impulsgenerators der Amplitude nachgesättigt sein kann.
Bei beiden Verfahren verringert sich die Verzerrung, die durch den Abtastvorgang
verursacht wird. In diesem Zusammenhang wird noch einmal auf die F i g. 4 und die
zugehörige Erklärung
verwiesen. Danach kann die Verzerrung noch
weiter dadurch verringert werden, daß die Führungskante des Indeximpulses verwendet
wird, einen Impulsgenerator auszulösen. Die Stabilität dieser Führungskante ist
für diese Betriebsweise von primärer Bedeutung. Falls der Abtaststrahl intensitätsmoduliert
ist, zeigt sich die Wirkung einer Intensitätserhöhung auf die Strahlabmessungen
oder auf die Wirkung des Strahls durch die Kurve 98 der F i g. 10. Bei dieser Lage
ist die Wirkung die gleiche wie beim zeitlichen Vorrücken der Führungskante des
Index-Strahlungsimpulses. Daraus ergibt sich ein Zittern der Indeximpulse, welches
von der Amplitudenmodulation des Abtaststrahls abhängt. Ein Verfahren zur Verringerung
dieses Zitterns besteht darin, einen Indexstreifen vorzusehen, der durch einen Strahl
abgetastet wird, dessen Merkmale während des Abtastens des Indexstreifens konstant
gehalten werden. Ein weiteres Verfahren ist in der F i g. 13 dargestellt.
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Zur Erläuterung der F i g. 13 wird zunächst auf ,die F i g. 19 und
20 verwiesen. Die Ablenkelektroden 318 und 319 der F i g. 19 und 356, 358 der F
i g. 20, welche den Elementen 22 und 20 der F i g: 1 entsprechen, können eingebaut
und, falls erwünscht, verwendet werden, um die Form und Lage des Elektronenstrahls
in der Kathodenstrahlröhre abzuwandeln. Zum Beispiel kann die waagerechte Abtastgeschwindigkeit
in einem Farbfernsehsystem, welches mit im wesentlichen vertikalen Streifen von
phosphoreszierendem Material ausgestattet ist, so reguliert werden, daß die wirksame
Zeit, während der der Elektronenstrahl auf einen besonderen Streifen oder auf besondere
Streifen auftrifft, wesentlich länger ist, als mit einer gleichförmigen, horizontalen
Abtastgeschwindigkeit zulässig sein würde. Die Gruppen von Elektroden, die rechtwinklig
oder nahezu rechtwinklig zu denjenigen liegen, welche die Änderung in der horizontalen
Geschwindigkeit verursachen, können, falls erwünscht, eingebaut und benutzt werden,
um den Elektronenstrahl in einer Richtung zu verlängern, die im wesentlichen parallel
zu den erwähnten Streifen ist. Für eine gleichmäßige horizontale und vertikale Auflösung
in einer Farbbildanlage der hier betrachteten Art ist es möglich, die Länge des
Elektronenstrahls quer zu seiner waagerechten Bewegung oder parallel zu den vertikalen
Phosphorstreifen um einen Faktor von der Größenordnung 3,1 zu vergrößern, ohne die
letzte Auflösung abträglich zu beeinflussen. Außerdem ist es auf Grund der vorweggenommenen
Korrelation in den hellen Bildgebieten möglich, dieses Verhältnis noch weiter zu
vergrößern, ohne daß ein merklicher Verlust an Auflösevermögen eintritt. Der zuletzt
erwähnte Satz Ablenkungselektroden kann so benutzt werden, daß die Fleckausdehnung
durch den Bildinhalt an dem fraglichen Punkt oder Gebiet geregelt wird.
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Die Anordnung nach F i g. 13 spricht auf einen Indeximpuls an. Dieser
Indeximpuls kann z. B. aus dem Detektorverstärker nach F i g. 4 stammen und dazu
dienen, die Erregung des Bildschirms nach F i g. 2 zu regeln. Der Impuls 106 wird
von einem Impulsformer 110 geliefert und der Impuls 108 von einem Impulsformer 112.
Der Impuls 106 wird zunächst von dem Indeximpuls abgeleitet und so umgestaltet,
daß er eine größere Dauer als der später i abgeleitete Impuls 108 hat. Der Impuls
106 erregt das Tor 76, welches das rote Bildsignal auslöst. Das von dem Tor 76 abgegebene
Signal liefert seinerseits einen positiven Spannungsimpuls zur Auslösung des Gitters
100 des Elektronenstrahlerzeugers 12. Je stärker das rote Bildsignal ist, desto
stärker positiv wird das Gitter 100, so daß der rote Phosphorstreifen 40 der F i
g. 20 in einem Ausmaß erregt wird, der der Größe des roten Bildsignals proportional
ist. Gleichzeitig wird der Indeximpuls verzögert und in der Vorrichtung 112 geformt,
so daß ein Impuls 108 zur Erregung des grünen Tores 78 entsteht, welches seinerseits
das grüne Videosignal auslöst, das den von der Kathode 12 gelieferten Elektronenstrahl
in seiner Stärke moduliert. Die Impulse 106 und 108 haben eine feste Amplitude und
sind rechteckig. Die von den Toren abgegebenen Videosignale verstärken die positive
Spannung des Gitters 100 zur Modulation der Stärke des Strahls 114. Um die Streuung
des Strahls 114 bei Vergrößerung seiner Stärke zu verringern, werden die Elektroden
20 über ,die Verbindung 116 von den aus den Toren kommenden Videosignalen positiv
gemacht. Diese Elektroden 20 können entweder am Weg des Strahls oder als Teil der
Anode 104 angeordnet werden. Im letztgenannten Fall würde die Anode aus Segmenten
aufgebaut sein. Die positiven Impulse auf den Platten 20 ziehen den Strahl 114 in
einer Richtung auseinander, die senkrecht zur waagerechten Abtastrichtung liegt.
Diese Richtung ist parallel zu der Längsausdehnung -der Phosphorstreifen. Durch
eine derartige Dehnung wird die Streuung des Strahls 114 in der waagerechten Richtung
verringert. Falls die waagerechte Spreizung des Strahls trotzdem noch übermäßig
sein sollte, werden die Elektroden 22 verwendet. Diese Elektroden liegen auch in
der Nähe der Kathode 12 und sind so angeschlossen, daß sie die Geschwindigkeit der
Abtastung in horizontaler Richtung verzögern, falls eine waagerechte Streuung des
Strahls vorhanden ist. Das Verzögerungssignal ist gleich oder proportional der Amplitude
der aus den Toren stammenden Videosignale und hebt dadurch die Wirkungen der horizontalen
Strahlspreizung insoweit auf, wie der Zeiteinfluß der Führungskante betroffen ist.
Dadurch wird das Zittern der Führungskante verringert und ein stabileres elektromagnetisches
Indexsignal geschaffen. Um mit ,der Anordnung nach F i g. 13 eine Modulation zu
ermöglichen, die derjenigen nach F i g. 8 ähnlich ist, sind die Impulsformer 110
und 112. so gewählt, daß sie Dreieckimpulse 118 und 120 liefern, oder es werden
noch zusätzliche, impulsformende Elemente hinzugefügt. Die Dreieckimpulse werden
in geeigneter Weise mit den Toren gekoppelt. Dann wird nicht nur die Stärke des
Strahls 114 bei Verstärkung der Videosignale vergrößert, sondern auch die Zeitdauer
des Strahls verlängert. Dieser Sachverhalt ist in F i g. 13 a dargestellt, nach
welcher ein Videosignal 122 den Elektronenstrahl für ein kurzes Intervall wirksam
macht, während ein stärkeres Videosignal den Elektronenstrahl für ein Intervall
124 wirksam macht. Der hierbei erzielte Vorteil liegt darin, daß die Stärkeschwankungen
und damit die Brennpunktschwankungen im Strahl 114 so herabgesetzt werden, wie es
die im konstanten Arbeitszyklus erfolgende Erregung der Phosphorstreifen erfordert.
Andere Verfahren zur Umwandlung von Information variabler Amplitude in Informationen
mit variabler Impulsbreite sind an sich bekannt und brauchen deshalb nicht beschrieben
zu werden. Falls diese Modulationsart verwendet wird, kann es erwünscht sein,
einen
Indexstreifen vorzusehen, der durch einen Abtaststrahl konstanter Intensität erregt
wird. Dieser feste Strahl kann durch bekannte Mittel erzeugt werden.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die gesamte
Zeitverzögerung und Verzerrung in dem Rückkoppelungskreis, welcher aus dem Elektronenstrahlerzeuger
dem Bildschirm, der elektromagnetischen Strahlung, dem Detektor, dem Verstärker,
dem Tor und wiederum dem Elektronenstrahlerzeuger besteht, durch eine Anordnung
nach F i g. 14, gegenüber der nach F i g. 1. oder 13 erreichbaren, verringert wird.
Das Tor ist ebenfalls weggelassen. Der Elektronenstrahlerzeuger 12 liefert einen
Elektronenstrahl 114. Die Ablenkelektroden 20 und 22 der F i g. 13 für die Feineinstellung
können in dem gerade beschriebenen Sinne verwendet werden. Der Bildschirm liefert
eine Mehrzahl von Indexstrahlungen, nämlich eine für jeden der zu erregenden und
zu steuernden Farbstreifen. Ein drei Farben erzeugender Schirm ist für Darstellungszwecke
ausgewählt worden, die drei Erzeuger der Indexstrahlung sind in F i g.11 schematisch
bei 1.30, 132 und 134 dargestellt. Die drei Sammler der Strahlung sind bei 136,
137 und 138 dargestellt. Diese Elemente übertragen die richtige Indexstrahlung auf
die Mittel, welche die Strahlung aufnehmen und ein elektrisches Signal liefern,
das verstärkt und moduliert wird, um Ausgangssignale für die Modulation des Strahls
114 in Übereinstimmung mit der Bildinformation zu liefern, die auf dem Bildschirm
betrachtet werden soll. In der F i g. 12 sind ,drei Filter für die Indexstrahlung
symbolisch dargestellt. Filter 131 dämpft oder reflektiert die Strahlung von den
Generatoren b und c, läßt jedoch diejenige des Generators a durch. Filter 133 dämpft
die Strahlung der Generatoren a und c, läßt jedoch diejenige vom Generator b durch.
Die Strahlung von den Generatoren a und b wird im Filter 135 gedämpft, der die Strahlung
des Generators c durchläßt. Diese Filter werden gemeinsam mit den Vorrichtungen
zum Sammeln, übertragen oder Wahrnehmen der Indexstrahlung verwendet, um die gesamten
Vorgänge richtig zu synchronisieren. Zum Beispiel nimmt das Bauteil 136 die
Indexstrahlung auf, welche der Erregung des roten Streifens zugeordnet ist. Diese
Strahlung wird über den Weg 142 auf die Vorrichtung 140 übertragen. Die photonenempfindliche
Vorrichtung 144 liefert auf Grund der Erregung durch die Indexstrahlung eine Gruppe
von Elektronen. Die Teile 144,146 und 148 sind so angeordnet, daß sie als heizungsfreie
Vakuumtriode arbeiten. Die Emission vom Teil 144, der Abstand der Teile 146 und
148 und die angelegten Spannungen sind so gewählt, daß im Bereich zwischen den Teilen
144 und 146 eine Raumladung liegt. Die vorn Bau von Vakuumröhren bekannten Einzelheiten
können hier verwendet werden. Die roten Videosignale werden auf die Gitter 146 zur
Steuerung des Durchganges von Elektronen von 144 nach 148 gegeben. Die Elektrode
oder Anode 148 sammelt den auf diese Weise gesteuerten Elektronenstrom. Die Elektrode
148 entspricht jedoch insofern nicht einer gewöhnlichen Triode, da sie gleichzeitig
wie eine Dynode arbeitet und Sekundärelektronen abgibt. Weitere Stufen der Sekundäremissionsverstärkung
sind nachgeschaltet, wie bei 150 angedeutet. Das Ausgangssignal wird bei 156 abgenommen,
um ein negatives Auslöse-Impulssignal zu liefern, das bei 158 angedeutet ist und
zum Elektronenstrahlerzeuger 12 geht. Die Zeitverzögerungen sind so gewählt, daß
dieses Impulssignal die Erregung des roten Phosphorstreifens steuert. Der Impuls
158 kann auch auf die Elektroden 22 gegeben werden, um die Führungskante des Indeximpulses
zu dem bereits beschriebenen Zweck zu verzögern. Für eine zusätzliche Steuerung
der waagerechten Abtastgeschwindigkeit empfiehlt es sich auch, den positiven Ausgang
des Elements 154 so zu benutzen, daß das Signal 160 an den Elektroden 22 im Gegentakt
erscheint. Der Ausgang von 154 kann auch für die bereits beschriebene Fleckdehnung
verwendet werden. Eine der Vorrichtung 140 ähnliche Vorrichtung für die Erregung
des blauen bzw. des grünen Streifens ist in F i g. 14 symbolisch angedeutet.
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In der F i g. 15 sind die drei Detektor-Verstärker-Modulator-Vorrichtungen
der F i g. 14 zu einer einzigen Vorrichtung 170 kombiniert. Die Elemente 174, 176
und 178 entsprechen den Elementen 142, 143 und 145. Das Element 204 entspricht dem
Bauteil 144, Steuergitter 190 dem Steuergitter 146. Dynoden 200 und 196 entsprechen
148 und 150 und die Ausgangselektrode 198 der Elektrode 156. Die Elemente 206 und
208 liefern Elektronengruppen auf Grund der Erregung durch Strahlung des grünen
bzw. blauen Indexstreifens. Das Teil 202 sorgt für optische und elektrische Abschirmung.
Teil 192 ist ein Steuergitter, das an die grünen Videosignale angeschlossen ist.
Dieses Gitter 192 regelt den Durchgang der Elektronen von 206 zur Elektrode 200.
In gleicher Weise ist ein Steuergitter 194 an die blauen Videosignale angeschlossen.
Dieses Gitter 194 steuert den übergang von Elektronen von 208 zur Elektrode
200.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung 170 ergibt sich aus der Beschreibung
der Arbeitsweise für die F i g. 14. Drei elektromagnetische Indexsignale werden
erzeugt, gesammelt, gefiltert und zum Auftreffen auf drei verschiedene photonenempfindliche,
elektronenaussendende Flächen gebracht. Jedes Indexsignal und jede elektronenaussendende
Fläche ist einem besonderen, farberzeugenden Phosphor zugeordnet. Jede elektronenaussendende
Fläche bildet eine reichliche Elektronenquelle, die durch Raumladung begrenzt ist.
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Für jede Elektronenzufuhr ist ein Steuergitter vorgesehen, das an
das zugeordnete Farbbildsignal angeschlossen ist, um den Durchgang dieser Elektronen
zu steuern. Die Elektronen laufen in einzelnen aufeinanderfolgenden Gruppen und
werden durch eine Reihe von Dynoden verstärkt. Die verstärkten und gesteuerten Elektronengruppen
werden in der Dynodenstufe kombiniert, um als Ausgang eine Reihe von Signalen zu
liefern.
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Es ist zu beachten, daß die aufeinanderfolgenden Dynoden in ihrer
räumlichen Abmessung verringert werden können, wie dargestellt ist, um die damit
verbundenen Kapazitäten zu verringern. Dadurch vergrößert sich der Frequenzbereich
der Ausgangssignale, und es wird erreicht, daß die Elektrode 198 sich in die Übertragungskette
einfügt. Die Ausgangselektrode 198 der Vorrichtung 170 speist ,dadurch in vorteilhafter
Weise ein koaxiales Kabel 174. Die koaxiale übertragungsleitung überträgt die Signalreihe
auf die Kathodenstrahlröhre, in welcher die Signale den darin erzeugten Abtaststrahl
modulieren. Der Abtaststrahl erregt denBildschirm, es werden elektromagnetische
Indexsignale erzeugt usf.
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Die durch Vereinfachung der Bauweise und der
Betriebsweise
erzielten Fortschritte sind außerordentlich zahlreich. Beispielsweise können die
Zeitverzögerungen und Verzerrungen von der Anordnung nach F i g. 14 verringert werden.
Weitere zusätzliche Vorteile ergeben sich beim Bau des Elektronenstrahlerzeugers
12 der Kathodenstrahlröhre nach F i g. 15, die planar ausgeführt werden kann, mit
koaxialen Eingangsanschlüssen bei 210 und mit einem Widerstand bei 212, der in wirksamer
Weise der Impedanz der koaxialen Übertragungsleitung 172 angepaßt ist. Dadurch wird
eine reflexionslose Begrenzung für den Ausgang der Vorrichtung 170 geschaffen. Die
Anordnung ermöglicht ferner eine verbesserte Übertragung und die Verwendung sehr
kurzer Impulse. Der Widerstand 212 kann zylindrisch oder ringförmig ausgeführt sein.
Wahlweise kann die innere Impedanz zwischen der Gitterkathode das Ende der übertragungskette
bilden.. Die Bauteile 214 sind eingezeichnet worden, um anzudeuten, daß den
Elektroden 20 und 22 entsprechende Mittel ebenfalls verwendet werden können.
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Bei der Bauweise nach F i g. 15 ist noch zu beachten, daß die in üblicher
Weise geheizte Kathode des Strahlwerfers der Kathodenstrahlröhre weggelassen werden
kann, Die Elektrode 198 kann so hergestellt werden, daß sie sekundär emittiert:
Auf Grund dessen kann die Elektrode 198 die Elektronen abgeben, die normalerweise
von der Kathode 218 geliefert werden. Das Gitter 220 des Elektronenstrahlerzeugers
erübrigt sich auch, wenn der Ausgang bei 198 richtig moduliert wird, d. h., wenn
seine Amplitude proportional der Stärke des darzustellenden Bildpunktes ist. Der
punktiert gezeichnete Umriß einer Röhrenhülle 230 und die Ablenkungsspulen 216 sind
schematisch dargestellt, um diese Betriebsmöglichkeit anzudeuten. Obwohl in der
Figur nicht gezeigt, ist es klar; daß der Impulsgenerator der F i g. 4 in der Ausführungsform
der F i g. 15 vorgesehen sein kann, um Impulse in Gestalt gesättigter Raumladungselektronenwolken
zu- liefern, welche dann durch die Videosignale gittergesteuert werden. Die Anordnung
der F i g. 15 mit der heizungslosen Kathode ist in F i g. 21 deutlicher dargestellt
worden. Dabei sind auch zwei Führungswege für die Indexsignale eingezeichnet. Die
Numerierung der Bauteile in F i g. 21, welche denjenigen der F i g. 15 entsprechen,
bleibt die gleiche.
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In F i g.16 sind eine Linse 250, ein kegelförmiges Teil
252 und ein Hohlkegel 254 dargestellt. Diese Mittel können benutzt werden,
um elektromagnetische Indexstrahlung im Bereich vom Infraroten bis zum Ultravioletten
aufzunehmen und zu übertragen. Es können auch flache Fresnellinsen verwendet werden.
In F i g. 17 sind eine Linse 256 mit einer hindurchgehenden Öffnung und eine Stange
258 die Mittel, welche für denselben Zweck verwendet werden können. Die Stange 258
kann massiv sein; falls sie hohl ist, kann sie aus Metall hergestellt sein. Der
Leiter 260 ist an eine koaxiale Übertragungsleitung 262 angeschlossen und kann dazu
dienen, den Bereich der aufgenommenen und übertragenen Indexstrahlung auf Mikrowellen
und Hertzsche Wellen auszudehnen. Um den Signalbereich bis auf das Gebiet der Röntgenstrahlen
auszuweiten, können die Teile 250, 252, 254, 256 oder 258 mit einem Material, wie
z. B. hexagonalem Zn0, überzogen werden, wie bereits beschrieben wurde. In F i g.
18 sind die elektromagnetischen Strahlungssammler 250 an der Elektronenquelle 12
der Kathodenstrahlröhre befestigt. Auch andere Aufnahmeelemente können so befestigt
werden.