DE1789143C3

DE1789143C3 - Bildverstärker

Info

Publication number: DE1789143C3
Application number: DE1789143A
Authority: DE
Inventors: Tadao Yokohama Kohashi (Japan)
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1967-09-11
Filing date: 1968-09-09
Publication date: 1975-08-14
Also published as: NL151217B; DE1789143B2; FR1589727A; NL6812866A; DE1764940A1; US3675075A; DE1789143A1; GB1245595A; US3748380A; DE1764940C3; DE1764940B2

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Bildverstärker mit einem Festkörper-Schirm aus einer elektrolumineszierenden Schicht, einer an einer Seite der elektrolumineszierenden Schicht angeordneten lichtdurchlässigen Elektrode, einer an der anderen Seite der elektrolumineszierenden Schicht angeordneten photoleitfähigen Schicht, deren Höchstwert des Widerstands über der Dicke höher ist als der Widerstand über der Dicke der elektrolumineszierenden Schicht und die aus einem Material besteht, dessen Widerstand in Abhängigkeit von der Erregung durch das aufgestrahlte Licht veränderlich ist, einer an der Außenseite der photoleitfähigen Schicht anschließenden zweiten Elektrode und einer zwischen der ersten und der zweiten Elektrode im Abstand von diesen angeordneten, Öffnungen aufweisenden dritten Elektrode, deren einzelne Elektrodenelemente mit einem dielektrischen Material ummantelt sind.

Es ist ein Bildverstärker bekannt (GB-PS 1 025 320), bei dem sich im Bereich der photoleitfäliigen Schicht eine Gitterelektrode befindet, deren Wirkungsbereich sich bei Bestrahlung durch die Abnahme des Widerstandes der photoleitfähigen Schicht vergrößert. Hierdurch und durch Anlegen einer Wechselspannung an zwei Außenelektroden lassen sich verschiedene Charakteristiken erzielen.

Es ist bereits vorgeschlagen worden (Deutsches Patent 1 7i>4O7^l>), bei einem Bildverstärker dieser Art die ein/einen L-Iektrodenelemente der Öffnungen aufweisend* n. also im allgemeinen gitterförmigen dritten Elektrode mit einem dielektrischen Material zu ummanteln, so daß sie keine Gleichstromverbindung zu den Schichten des Schirms haben. Mit dieser Ausbildung lassen sich wiederum bestimmte Wirkungen erzielen.

Es ist auch bekannt (DT-PS 1 087 698), in einem Bildverstärker Materialien zu verwenden, die durch Wechselspannung zur Elektrolumineszenz erregbar und in ihrem Lumineszenzausgang durch Gleichspannung steuerbar sind. Solche Materialien ergeben besonders günstige Eingangs-Ausgangs-Charakteristiken, da sie die vorteilhafte Erregung mit Wechselspannung mit der leichten Beeinflußbarkeit der Gleichspannung zur Lichtsteuerung kombinieren.

Schließlich ist es bekannt (DT-AS I 194 070), Bildverstärker als Vorverstärker vor einer Fernsehaufnahmeröhre zu verwenden. Bei Fernsehsystemen, insbesondere in industrieller oder medizinischer Anwendung, besteht nämlich unter Umständen ein Bedürfnis nach einem Vorverstärker vor der Fernsehkamer;), der eine Anpassung des Spektralbereichs, des Helligkeitsvolumens und der Kontraste an die Bedürfnisse der Fernsehkamera vornimmt. Dieser Vorverstärker soll durch einfache Maßnahme leicht in vielfältiger Weise in seiner Charakteristik verändert werden können, beispielsweise in seiner Empfindlichkeit und damit in seiner Kontrastverstärkung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bildverstärker mit vielfach variabler Charakteristik und insbesondere auf hohen Kontrast einstellbarer Charakteristik zur Verwendung als Bild-Vorverstärker vor einer Fernsehkamera zu schaffen.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Bildverstärker der eingangs genannten Art, dadurch gelöst, daß die elektrolumineszierende Schicht aus einem durch Wechselspannung erregbaren und durch Gleichspannung in seinem Lumineszenzausgang steuerbaren Material besteht, daß zwischen der ersten und der zweiten Elektrode die Gleichspannung und zwischen der ersten und der dritten Elektrode die Wechselspannung angelegt ist, und daß der Bildverstärker einen vor dem Festkörper-Schirm angeordne-

ten Lichtzerhacker aufweist, der zum Auslesen von Lichtausgangsimpulsen der elektrolumineszierenden Schicht synchron mit der erregenden Wechselspannung arbeitet und eine Öffnungszeit hat, die kürzer als die Wechselspannungsperiode ist.

Durch diese Ausbildung wird erzielt, daß die durch die isolierte dritte Elektrode zugeführtc Wechselspannung durch die photoleitfähige Schicht nicht beeinflußt wird r<nd sich deshalb eine sehr klare Abhängigkeit der durch die jeweiligen Wechselspannungs-Halbperioden erzeugten Lumineszenzausgangsimpulse von der steuernden Gleichspannung ergibt und daß außerdem die Wirkung dieser Steuerung, die in den zur Gleichspannung gleichpoligen bzw. gegenpoligen Halbperioden unterschiedlich ist, durch Austastung eines Teils des Lumineszenzausgangs innerhalb jeder Halbperiode selektiv bestimmbar ist.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt die Figur schematisch und teilweise im Schnitt eine Ausführungsform der Erfindung mit der zugehörigen elektrischen Schaltuni!

Die Figur zeigt eine WGE-Sdiicht 100 (dieser Aufdruck wird im nächsten Absatz erläutert werden), die auf der Oberfläche einer ersten, lichtdurchlässigen Elektrode 100 angeordnet ist. Auf der von dieser ersten Elektrode 100 abgewandten Seite der WGE-Schicht 100 ist eine photoleitfähige Schicht 200 rneeordnet. Der spezifische Widerstand dieser photoleitfähigen Schicht 200 ändert sich in Abhängigkeit von der Erregung durch eine Einfallsencigie. Die photoleitfähige Schicht 200 steht mit einer zweiten Elektrode 210 in Berührung, die für die Einfallsenergie durchlässig ist. Eine unterteilte oder durchbrochene zusammengesetzte Elektrode 310 besieht aus elektrisch leitfähigen Teilen 301, die mit dielektrischem Material 302 hohen spezifischen Widerstands beschichtet sind. Die durchbrochene Elektrode 310 ist zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet.

Der Ausdruck »WGE«-Schicht bezeichnet eine ι Vktrolumineszierende Schicht, die aus dektrolumi-IK-«zierendem Material besteht, das in ι ,iem dielektrischen Medium dispergiert ist. Dicvs ist vom Widerstandstyp oder vom Typ mit speicherbarer Polarisierung (Elektret). Bei Anlage eines äußeren elektrischen Feldes einer festen Richtung trägt es das innere elektrische Feld und hält die Restkomponente dieses Feldes aufrecht, wenn die äußere Spannung nicht mehr auf es einwirkt. Weiter ist dei Lumineszenzausgang auf Grund einer elektrischen Wechselfelderregung durch ein an es angelegtes elektrisches Gleichfeld steuerbar (vgl. DT-PS 1 087 698).

Die erste Elektrode 110 ist mit einer Klemme 401 einer Wechselspannungsquelle 400 verbunden, mit deren anderer Klemme 402 der Leiter 301 der zusammengesetzten Elektrode 310 über eine Anschlußstange 303 verbunden ist. Die Betricbswechselspannung V_A ist auf diese Weise zwischen der Elektrode 110 und der Elektrode 310 angelegt. Die zweite Elektrode 210 ist mit einem Anschluß 501 einer eine Vorspannung liefernden Gleichspannungsquelle 500 angeschlossen, deren anderer Anschluß mit der Klemme 402 der Wechselspannungsquelle 400 verbunden ist, wodurch der zweiten Elektrode 210 eine Vorspannung V_n zugeführt ist. Die Gleichspannungsquelle 500 ist so angeordnet, daß die eine Gleichspannung darstellende Vorspannung V_B veränderlich und ihre Polarität umkehrbar ist. Dadurch ist es möglich, der WGE-Schicht 100 verschiedene Betriebskenndüten zu geben. So ist in Abhängigkeit davon, ob der Schalter s mit dem Kontakt ρ oder dem Kontakt q (vgl. Figur) in Berührung steht, die Elektrode auf der Lumineszenzausgangseite der WGE-Schicht 100, also die erste Elektrode 110, negativ oder positiv vorgespannt. Im ersten Fall ist die Vorrichtung hauptsächlich für die Umkehr und Verstärkung eines Energiebildes und das Löschen der gleich erwähnten gespeicherten Bildes geeignet. Im zweiten Fall eignet sich die Vorrichtung zum Schreiben eines Bildes und zur Lumineszenzdarsteliung eines gespeicherten Bildes.

Die oben beschriebene Lumineszenzvorrichtung in Form einer festen Bildplatte dient als Vorverstärker für Fernsehkameras, die mit einem Vidikon oder einer anderen Bildaufnahmeröhre ausgerüstet sind. Die hohe Empfindlichkeit und der hohe Energieverstärkungsfaktor des Bildverstärkers erlaubt das Umsetzen und Verstärken auch sehr schwacher Bilder und auch das Aufnehmen von Bildern zum Sortieren, d. h. zum Auswählen und Trennen von Lumineszenzinipulsen mit HiIk- eines Lichtzerhackers 1000. der durch einen Synchronmotor 1010 angetrieben wird. Dabei soll die Öffnungszeit des Lichtzerhackers 1000 zumindest kurzer sein als eint Periode der BetriebswechseUpaiiiiung V_x und vorzugsweise sogar kürzer als eine halbe Periode. Die Öffnungszeit soll einstellbar sein Die Frequenz des Sortierarbeitsgangs ist auf die Frequenz der Bctriebswechselspannung V_A eingestellt. Die Figur zeigt unten, wie das Lumineszenzausgangsbild gesteuerter Wellenform, das vom elektroluminesziereiiden Element 100 in Abhängigkeit von dem Einfallsbild /., abgestrahlt wird, im Hinblick auf spezielle in ihm gespeicherte Lumineszenzirnpulse sortiert wird. Die Polarität des erhaltenen Videosignals wird umgekehrt, um die Wiedergabe eines sichtbaren Bildes positiver Polarität in bezug auf das einfallende Energiebild auf dem Schirm eines Fernsehsystems 300 zu erhalten. Eine derartige Vorrichtung unter Verwendung eines geschlossenen Fernsehsystems ist besonders brauchbar für Röntgenstrahlenfernsehsysteme in industrieller oder medizinischer Anwendung.

Zum Verbessern der Bildwiedergabe kann der Licht/erhacker 1000 in das optische System einer Fernsehkamera 2000 einbezogen sein. Die Photokathode einer Bildröhre in der Fernsehkamera 2000 wird durch das Ausgangsbild des so sortierten Lumineszenzimpulses L₂ erregt. Hierbei ist das Verhältnis der Teilbildfrequenz der Bildröhre zur Sortierfrequenz der Lumineszenzimpulse oder der Frequenz der Betriebswechselspannung V_A ganzzahlig zu wählen, damit Schwebungen oder Flackern des Fernsehbildes vermieden werden. Üblicherweise wird die letztere Frequenz höher gewählt als die erstere. Um eine synchronisierte Beziehung zwischen den beiden Frequenzen festzuhalten, wird das Kipp- oder Synchronisiersignal der Horizontal- oder Vertikal-Abtastung des Fernsehsystems als Eingangssignal E_s der Wechselspannungsquelle 400 verwendet und das Zeit- oder Synchronisiersignal als Treibsignal E₀ des Synchronmotors 1010. Die Signale E_s und E₀ werden aus dem Zeitsignal in elektrischen Kreisen 410 und 1020 derart erzeugt, daß das Verhältnis der Frequenz der Signale Eg und E_:) zu der des Zeitsignals eine ganze Zahl wird und weiter die Phasenbeziehung zwischen den ersteren und dem letzteren einstellbar

ist. Bei dieser Anordnung ist eine Einstellbarkeit der Betriebskenndaten erzielt. In der hier beschriebenen Ausführungsform liegt die zusammengesetzte Elektrode 310 zwischen der WGE-Schicht 100 und der photoleitfähigen Schicht 200. Bei diesem Aufbau soll die Gesamtdicke einschließlich der Zwischenschicht 600, der Widerstandshilfsschicht 700 oder anderer zusätzlicher Schichten gleich der Dicke der zusammengesetzten Elektrode oder kleiner als diese gemacht werden, so daß die Schichten insgesamt in den freien Raum der zusammengesetzten Elektrode 310 eingebracht werden können. Ein derartiger Aufbau ist deshalb vorteilhaft, weil eine Streuung des Gleichstroms vermieden wird.

Die zusammengesetzte Elektrode 310 kann teilweise in die WGE-Schicht 100 oder die photoleitfähige Schicht 200 eingebettet werden.

Weiter ist die relative Dicke der zusammengesetzten Elektrode 310 durch die Dicke der WGE-Schicht 100 und der photoleitfähigen Schicht 200 nicht begrenzt. Sie muß lediglich geringer sein als der Abstand zwischen der ersten Elektrode 110 und der zweiten Elektrode 210. Was die Lage der zusammengesetzten Elektrode 310 betrifft, so muß sie nur zwischen der

ίο ersten Elektrode 110 und der zweiten Elektrode 210 liegen. Sonstige Bedingungen müssen nicht erfüllt werden. Deshalb kann wenigstens entweder die WGE-Schicht 100 oder die photoleitfähige Schicht 200 in die freien Zwischenräume der. zusammengesetzten Elektrode 310 eingebracht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bildverstärker mit einem Festkörper-Schirm aus einer elektrolumineszierenden Schicht, einer an einer Seite der elektrolumineszierenden Schicht angeordneten lichtdurchlässigen Elektrode, einer an der anderen Seite der elektrolumineszierenden Schicht angeordneten photoleitfähigen Schicht, deren Höchstwert des Widerstands über der Dicke höher ist als der Widerstand über der Dicke der elektrolumineszierenden Schicht und die aus einem Material besteht, dessen Widerstand in Abhängigkeit von der Erregung durch das aufgestrahlte Licht veränderlich ist, einer an dci Außenseite der photoleitfähigen Schicht anschließenden zweiten Elektrode und einer zwischen der ersten und der zweiten Elektrode im Abstand von diesen angeordneten, Öffnungen aufweisenden dritten Elektrode, deren einzelne Elektrodenelcmente mit einem dielektrischen Material ummantelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolumineszicrende Schicht (100) aus einem durch Wechselspannung erregbaren und durch Gleichspannung in seinem Lumineszenzausgang steuerbaren Material besteht, daß zwischen der ersten (110) und der zweiten Elektrode (210) die Gleichspannung (V _H) und zwischen der ersten (110) und der dritten (310) Elektrode die Wechselspannung (V \) angelegt ist und daß der Bildverstärker einen vor dem Festkörper-Schirm angeordneten Lichtzerhacker (1000) aufweist, der .rum Auslesen von Lichtausgangsimpulsen (L.,) der elektrolumineszierenden Schicht (100) synchron mit der erregenden Wechselspannung (V _Λ) arbeitet und eine Öffnungszeit hat, die kürzer als die Wechselspannungsperiode ist.

2. Bildverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungszeit des Lichtzerhackers (1000) kürzer als die halbe Wechselspannungsperiode ist.

3. Bildverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer und/oder die Phase der Öffnungszeit des Lichtzerhackers (1000) innerhalb jfder Periode der Wechselspannung (V_A) steuerbar sind.

4. Bildverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der erregenden Wechselspannung (V_A) und die Teilbildfrequenz eines Fernsehsystems synchronisiert sind und ein ganzzahliges Verhältnis zueinander haben.

5. Verwendung des Festkörper-Schirms des Bildverstärkers nach einem der Ansprüche I bis 4 als Vorverstärkerschirm vor einer Fernsehkamera (2000).