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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung des Nachziehens
von speichernden Bildaufnahmeröhren vom Photoleitfähigkeitstyp mit Speicherschicht
insbesondere aus Bleioxyd und Sperrschicht unter Verwendung der Abtastung nach dem
Zwischenzeilenverfahren.
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Bei den derzeit fast ausnahmslos verwendeten speichernden Bildaufnahmeröhren
wird bekanntlich die das Ladungsbild des aufzunehmenden Gegenstandes enthaltende
Speicherplatte durch einen zeilenweise über diese bewegten Elektronenstrahl zur
Gewinnung eines Bildsignals abgetastet. Bei den in steigendem Maße zur Anwendung
kommenden Bildaufnahmeröhren vom Photoleitfähigkeitstyp wird ein optisches Bild
des fernsehmäßig zu übertragenden Gegenstandes unmittelbar auf den als Speicherelektrode
wirkenden Photohalbleiter entworfen. Den Vorteilen der Bildaufnahmeröhren vom Photoleitfähigkeitstyp,
ihrer Einfachheit im Aufbau und Betrieb, steht als Hauptnachteil das sogenannte
Nachziehen entgegen. Dieser bei bewegten Bildern sehr störend in Erscheinung tretende
Effekt entsteht dadurch, daß außer dem erwünschten Bildsignal bei der Abtastung
der Speicherplatte innerhalb einer Bildperiode noch in den folgenden Bildperioden
schwächere Bildsignale von demselben Bildelement erhalten werden, auch wenn dieses
infolge einer inzwischen erfolgten Ortsveränderung des Bildobjektes nicht mehr belichtet
wurde.
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Es hat nicht an Versuchen gefehlt, diesen schwerwiegenden Nachteil
der Bildaufnahmeröhren vom Photoleitfähigkeitstyp zu beseitigen oder zu vermindern;
insbesondere bei lichtschwachen Bildern mit kleiner Leuchtdichte ist es jedoch bisher
weder bei Bildaufnahmeröhren vom Typ des Vidikons noch bei Bildaufnahmeröhren mit
Bleioxyd in Kombination mit Sperrschichten, die unter dem Namen Plumbicon bekanntgeworden
sind, gelungen, das störende Nachziehen in ausreichendem Maße zu beseitigen.
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Es ist bereits bekannt, zur Verringerung des Nachziehens die photoempfindliche
Schicht einer Fernsehaufnahmeröhre nicht voll auszunutzen und ein kleineres Raster
als normal zu schreiben. Hierzu wird ein Objektiv geringerer Brennweite verwendet,
welches gegenüber dem normalerweise verwendeten Objektiv über eine größere relative
Öffnung verfügt.
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Diese bekannte Maßnahme ist jedoch nur beschränkt anwendbar, da die
relative Öffnung der derzeit verwendeten Objektive begrenzt ist.
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Außerdem berücksichtigt diese bekannte Maßnahme nicht, daß die zwischen
den Zeilen bei einem Abtastvorgang zurückbleibende Ladung zum Nachzieheffekt beiträgt.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Abmessung
eines einzelnen Abtastelementes zur Bildgröße i11 Vertikalrichtung kleiner ist als
das dem Aspektverhältnis des Fernsehbildes entsprechende Verhältnis in Horizontalrichtung.
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Das Nachziehen wird durch die noch nicht restlos erforschten Eigenschaften
der Photohalbleiterschicht der Speicherelektrode verursacht. Einige bekannte Ursachen
des Nachziehens sind eine unvollständige Entladung an der vom Abtaststrahl getroffenen
Stelle der Speicherelektrode und Trägheitserscheinungen der Strombahnen zwischen
den beiden Seiten der Photoschicht, der vom Abtaststrahl überstrichenen Seite und
der an der Signalplatte anliegenden Seite.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine weitere Ursache
des Nachziehens in dem Abfließen der Ladung der Bildelemente quer zur Richtung dei
Strombahnen zwischen den beiden Seiten der Photoschicht im Photohalbleiter zu suchen
ist. Dies hat bei der Abtastung nach dem Zwischenzeilenverfahren zui Folge, daß
die nach der Abtastung des ersten Teilbildes zwischen den Zeilen noch vorhandene,
seit dei vorhergehenden Abtastung gespeicherte Ladung sich zum Teil auf die bereits
abgetasteten Zeilen des ersten Teilbildes überträgt und an diesen Stellen wieder
eine Restladung entstehen läßt. Bei der folgenden Abtastung des ersten Teilbildes
verursacht diese Ladung ein Restsignal. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird das Entstehen dieser Restladung weitgehend vermieden und damit diese
Ursache des Nachziehens ausgeschaltet. Bei Bildaufnahmeröhren vom Photoleitfähigkeitstyp
mit relativ hoher Querleitfähigkeit der Photohalbleiterschicht, z. B. aus Bleioxyd,
überwiegt diese Ursache des Nachziehens, und dieses kann daher bei Anwendung des
erfindungsgemäßen Verfahrens praktisch vollständig vermieden werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren steht im Gegensatz zu den bisher üblichen
Abtastverfahren bei Bildaufnahmeröhren, bei welchen man im Interesse einer möglichst
hohen Auflösung bestrebt ist, dem Abtaststrahl an der Auftreffstelle auf die Speicherelektrode
einen möglichst kleinen Querschnitt zu geben, so daß dieser nach Möglichkeit nicht
größer als ein Bildpunkt bei der angewendeten Fernsehnorm ist. Dabei ist zu berücksichtigen,
daß die Intensitätsverteilung im Sirahlquerschnitt nicht gleichförmig ist und der
Strahl nicht scharf begrenzt ist, sondern daß die Elektronendichte in der Strahlachse
ein Maximum aufweist und nach den Rändern des Strahls nach einer Glockenkurve abnimmt.
Der wirksame Strahlquerschnitt und damit die Breite der abgetasteten Zeile ist somit
nur so groß, als durch den zentralen Teil des Strahles eine möglichst vollständige
Entladung der vom Strahl überstrichenen Fläche der Speicherelektrode erhalten wird.
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Der sich zur Ausübung des Verfahrens anbietende Weg, den Strahlquerschnitt
so weit zu vergrößern, daß der Abtaststrahl zumindest zum größten Teil auch die
zwischen den abgetasteten Zeilen eines Teilbildes befindlichen Stellen der Speicherelektrode
erfaßt und deren Ladung neutralisiert, verbietet sich deshalb, weil dadurch die
Auflösung in Zeilenrichtung in unerwünschter Weise verringert wird.
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Um diesen Auflösungsverlust zu vermeiden, kann nach einer Ausführungsform
der Erfindung der Querschnitt des Abtaststrahls und damit der Abtastfleck statt
der üblichen, im wesentlichen kreisförmigen Gestalt eine größere Ausdehnung senkrecht
zur Zeilenrichtung als in der Zeilenrichtung haben und z. B. eine elliptische Form
haben. Bei dem derzeitigen Stand der Ablenktechnik ist es allerdings schwierig,
die gewünschte Form und Lage des Abtastfleckes an allen Stellen der Speicherelektrode
aufrechtzuerhalten.
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Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann der in üblicher Weise radialsymmetrische Abtaststrahl zusätzlich zur Ablenkung
in horizontaler Zeilenrichtung in vertikaler Richtung mit einer wesentlich oberhalb
der höchsten Bildfrequenz liegenden Frequenz periodisch um kleine Beträge abgelenkt
werden, so daß er außer der abgetasteten Zeile auch die Zwischenräume zwischen den
Zeilen zum größten Teil erfaßt. Es empfehlt
sich, die Wobbelschwingung
vom Verstärker für das Bildsignal fernzuhalten, damit dieser durch die Schwingung
mit der Wobbelfrequenz nicht übersteuert wird. Hierzu kann ein Filter zwischen die
Signalelektrode der Aufnahmeröhre und den Eingang des Vorverstärkers geschaltet
werden, das im einfachsten Fall aus einer Induktivität besteht, deren Eigenresonanz
etwas oberhalb der Wobbelfrequenz liegt.
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Eine bevorzugte Möglichkeit zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens
unter Beibehaltung eines Abtaststrahls mit radialsymmetrischem Querschnitt besteht
darin, das von dem zu übertragenden Objekt auf die Speicherelektrode entworfene
Bild derart zu verzerren, daß die Höhe des Bildes in vertikaler Richtung kleiner
wird. Dies soll mit Hilfe der Figuren näher erläutert werden. Von diesen zeigt F
i g. 1 eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer
Darstellung, F i g. 2 eine Draufsicht auf die Frontplatte der Bildaufnahmeröhre
mit der Begrenzung des darauf entworfenen Bildes in der bisher üblichen Weise, F
i g. 3 einen Ausschnitt aus dem Zeilenraster der F i g. 2, F i g. 4 eine Draufsicht
auf die Frontplatte der Bildaufnahmeröhre mit der Begrenzung des auf diesem entworfenen
Bildes gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, F i g. 5 einen Ausschnitt
aus dem Zeilenraster der Fig.4.
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In F i g. 1 ist 1 eine speichernde Bildaufnahmeröhre vom Photoleitfähigkeitstyp,
auf deren Frontplatte 2 auf der Innenseite die Photoschicht aufgebracht ist. Vorzugsweise
ist die Photoschicht unter Verwendung von Bleioxyd aufgebaut, da es sich gezeigt
hat, daß bei Bildaufnahmeröhren dieses Typs, die unter dem Plumbicon bekanntgeworden
sind, das erfindungsgemäße Verfahren mit besonderem Vorteil angewendet werden kann.
Auf der an der Frontplatte 2 befindlichen Photoschicht wird in bekannter Weise mittels
eines Objektivs 3 ein Abbild des zu übertragenden Gegenstandes 4 entworfen. Bei
den bekannten Einrichtungen in F i g. 1 entwirft das Objektiv 3 auf der Photoschicht
2 ein unverzerrtes Bild des zu übertragenden Gegenstandes 4, von dem ein rechteckförmiger
Ausschnitt mit einem Seitenverhältnis von in der Regel 3 zu 4 abgetastet wird. Die
Höhe des Bildes h1 steht also zu dessen Breite im Verhältnis 3 zu 4 (F i g. 2).
Die Abtastung des Bildes durch den Elektronenstrahl der Bildaufnahmeröhre erfolgt
wie üblich in horizontaler Richtung entsprechend der Bildbreite b, wie in F i g.
2 schematisch angedeutet.
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F i g. 3 zeigt einen Ausschnitt aus dem Bild 2. Der Abtastfieck 10
überstreicht während einer Teilbildperiode bei der Abtastung nach dem Zeilensprungverfahren
jede zweite Zeile, z. B. die Zeilen 12, 14, 16 und neutralisiert die auf der Photoschicht
gespeicherte Ladung. Hinter dem Abtastfleck 10 befinden sich daher die vom Abtastfleck
überstrichenen Teile der Photoschicht auf dem gleichen Potential.
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Zwischen den bereits abgetasteten Zeilen enthalten dagegen diejenigen
Stellen der Photoschicht, die erst in der nächsten Halbbildperiode abgetastet werden,
noch die volle durch die Helligkeitsverteilung des Bildes gegebene Ladung. Wie eingangs
erwähnt, überträgt sich infolge der nicht zu vernachlässigenden Querleitfähigkeit
der Photoschicht diese Ladung zum Teil auf die bereits abgetasteten Zeilen, z. B.
die Zeile 12 und einen Teil der Zeile 14 in F i g. 3. Bei der folgenden Abtastperiode
entsteht aus dieser Restladung ein zweites, schwächeres Signal; dieser Vorgang wiederholt
sich in allmählich abklingendem Maße während der folgenden Abtastperioden und wurde
als eine der Ursachen des störenden Nachzieheffektes erkannt.
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An Stelle des normalen Objektivs 3 (F i g. 1), welches ein unverzerrtes
Bild des zu übertragenden Gegenstandes 4 entwirft, wobei die abgetastete Bildhöhe
h1 beträgt, wird nun ein Objektiv verwendet, welches das auf der Photoschicht 2
entworfene Bild derart verzerrt, daß es in vertikaler Richtung zusammengedrückt
wird. Im gleichen Verhältnis wird auch die Höhe des Abtastrasters verkleinert, so
daß sie nur mehr h2 beträgt. Dementsprechend wird die Amplitude der Vertikalablenkung
für den abtastenden Elektronenstrahl bemessen, daß das Abtastraster (6) nach F i
g. 4 bei unveränderter Breite und unveränderter Amplitude der Horizontalablenkung
nur die kleinere Höhe h2 aufweist. Die Verzerrung des Bildes in vertikaler Richtung
kann z. B. im Verhältnis 3 zu 2 erfolgen, und dementsprechend beträgt das Seitenverhältnis
des Abtastrasters h2 zu b 2 zu 4 gegenüber dem üblichen Format (5) h1
zu b von 3 zu 4.
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Bei unveränderter Form und Größe des Abtastfleckes 10 erhält man die
gleiche Auflösung wie bei der Abtastung des unverzerrten Bildes gemäß den F i g.
2 und 3, da die Breite b des Abtastrasters die gleiche geblieben ist. Dagegen verringert
sich durch den kleineren Abstand der abgetasteten Zeilen 22 und den bereits abgetasteten
Teil der Zeile 24 in F i g. 5 die zwischen den Zeilen auf den Stellen
21, 23 verbleibende Ladung und damit im gleichen Ausmaße auch die durch die
Querleitfähigkeit der Photoschicht in den bereits abgetasteten Zeilen sich ausbildende
Restladung. Im gleichen Ausmaße geht auch das störende Nachziehen zurück.
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Es hat sich gezeigt, daß bei einer Bildaufnahmeröhre mit Bleioxydhalbleiterschicht
bei einer Verzerrung des Bildes im Verhältnis 3 zu 2 und einer entsprechenden Änderung
des Formates des Abtastrasters von 3 mal 4 auf 2 mal 4 das Restsignal, das ohne
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens etwa 10 % des Signals bei der ersten
Abtastung betrug, auf weniger als 3 % des Signalwertes bei der ersten Abtastung
verringert wird. Im gleichen Verhältnis verringert sich das Nachziehen und tritt
praktisch kaum mehr störend in Erscheinung.