DE1908834A1 - Photoroehre zum Aufnehmen von Bildern - Google Patents

Description

H. LEINWEBER dipl-ing. H. ZIMMERMANN POS 17 371 8 München2,Rosental7, 2.

Tei.-Adr. lelnptt München Telefon (0|11)2<19tf

- den 21. Februar 1969

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MATSUSHITA ELECTRIC IMDUSTEiAIi CO., LTD., Osaka / Japan Photoröhre zum Aufnehmen von Bildern

Die Erfindung bezieht sich auf eine Photoröhre zum Aufnehmen von direkt an der Röhrenstirnseite oder in deren unmittelbarer Nähe angeordneten Bildern auf eine Qbjektkopie, Sie hat sich zur Aufgabe gestellt, das optische Signal-Rausch-Verhältnis und das Auflösevermögen der Photoröhre zu verbessern.

Die erfindungsgemäße Photoröhre umfaßt in Kombination ·. mit den üblichen Bestandteilen ein Faseroptikelement zum Übertragen des einfallenden und ausfallenden Lichtes in verschiedenen Bahnen, an dessen Außenseite eine Ob.jektkopie 'befestigbar ist, eine Vorrichtung zum abtastenden Bestreichen der Innenseite des Faseroptikelements mit Licht, ein Lichtübertragungselemeht zum Übertragen des von der Objektkopie reflektierten und gestreuten Lichtes in einer anderen Richtung als der Axialrichtung· des Faseroptikelementes, und einen photoelektrischen Wandler "zum Umwandeln des zurückstrahlenden Lichtes in elektrische Signale.

ORlGtNAL 909&36/1 US

Zum Verbessern des optischen Signal-Bausch-Verhält-.nisses und des" Auflösevermögens der Photoröhre sieht !die- .-Erfindung eine besondere Ausbildung des ;Fa^;seröptikel<ementes^l .;■ vor, bei dem sich die Intensität de*s^: "reflektierten Lichtes. ; äußerst genau in Abhängigkeit vom Schwärzzustand; der Bilder'^r/|- inder Objektkopie ändert. · ■■ V-. -·^>:ϊ ■ "■ ^:- >^'J-v^?-^:-^;^

Weitere Vorteile, Einzelheiten und 'Merkmale .der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. ' Auf der Z.eichnung ist de Erfindung beispielsweise-dar₅ge-r, J stellt, und zwar zeigen: : , .,'τ,

Fig. 1(A) einen Schnitt durch ein in der erfindungsgemäßen Bhotoröhre verwendetes FaseirGptik-', element in Übertragungsrichtung ,des^ ein- «. .- , ^fallenden Lichtes, V - . - .■-■;■..-.'-■· ■"-. . .

Fig. T(B) einen Schnitt in einer Ebene I-I^;der Fig.

Fig., 2 . bis β Schnitte entsprechend Fig. . KA) 'durch abgewandelte Ausführungsformen der Erfindung,

Fig. 7 bis Π perspektivische Ansichten verschiede- ^

ner Ausführungsformen von Photoröhren unter .j

,Verwendung der Faseroptikelemente gemäß 'den ,"_

Fig. 1 bis 6. ·■' ' ·.':'■'■■/"'""\

■". - ■ In Fig. KA). und (B) besteht das; in de^_;e_;rfindungs--v_ ^_:; gemäßen^; Pho t or öhre verwende te Fa se r opt ikelement; im-, G? pieni_;; ··,, _;; und Ganzen-·aus .einer Faserplatte 1 bestehend aus· einem: Bün-r-^r del optischer; Fasern, aus transparentem Material;,^ gewöhnlich'>■

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Glas oder durchsichtigen Kunststoffen, die von einem anderen ■,

transparenten Material mit niedrigerem Brechungsindex umgeben i

sind, einer Lichtabschirmplatte 2, die gegenüber einfallen- ;

dem Licht undurchsichtig und teilweise an der Innenseite der i

Faserplatte 1 befestigt ist, sowie einem Lichtübertragungs- ;

,element 3 aus transparentem Glasstoff, das an die Außenseite j

der Faserplatte T angeklebt ist. Die Lichtabschirmplatte 2 i

liegt vorteilhafterweise in gleicher Höhe mit dem Lichtüber- i tragungselement 3 und ist parallel zu den Faserachsen der j g

Faserplatte. :

.Das auf die Innenseite, d.h. di-e Eingangsseite, des : so angeordneten Faseroptikelements einfallende Licht wird . durch die Faserplatte 1 hindurch in Richtung auf die Außenseite, d.h. die Ausgangsseite, also in Fig. 1(A) von links
nach rechts übertragen. In diesem- Ausführungsbeispiel fällt
das Licht im wesentlichen neben der Liehtabschirmplatte 2 ' in die Faserplätte 1 ein. Das durch die Faserplatte 1 zu ; übertragende Licht wird bei Erreichen'der Ausgangsseite im
Innern" der;Fasern total reflektiert. /

Eine Objektkopie ist direkt auf die Außenseite des
Faserobjektelements aufgebracht oder in dessen unmittelbarer
Nähe angeordnet und das durch die Faserplatte T übertragene '· ■Licht wird durch"diese Kopie reflektiert. Die Menge zurück- I strahlenden Lichts ändert -sich in Abhängigkeit von dem Schwarzizuständ der Bilder in der Öbjektkopie. -Bei Reflexion des ein- j fallenden-Lichtes durch, die Objektkopi& wird; es gestreut und ι . ein Teil davon gelangt "uil· das VLichtubertragu^gSi^lement 3 j aus transparentem Glasstoff. Die Bilder der Ohjektkopie werden! auf diese Weise zerlegt, in den^ nachgesehalteten ;photoelek- :

trischen Wandler eingespeist und darin in elektrische Signale umgewandelt. . .

Da zu diesem Zeltpunkt zwischen der Oberfläche des Faseroptikelementes und der der Objektkopie nahezu kein Zwischenraum vorhanden ist, wird der Großteil des einfal-lenden Lichts durch die Objektkopie reflektiert und kehrt auf der gleichen Bahn zurück. Dadurch kann in das Licht-: übertragungselement 3 reflektiertes Licht eintreten, wo·- -_L durch das Verhältnis zwischen optischem Signal und Bauschen und das Auflösevermögen der Photoröhre verschlechtert werden. ."-.""_ ^: ..-■ ' . -

Um diesen Nachteil auszuschalten, ist es zweckmäßig, wie'aus Fig. 2 ersichtlich, ungefähr neben dem Lichtübertr.a^ gungselement 3 eine Ausnehmung 1" in der Faserplatte 1 vorgesehen, wodurch eine größere Menge von zurückstrahleridem Licht in das Lichtübertragungselement 3 einfallen kannv.> ; Die Größe der Ausnehmung 1^M kann in Abhängigkeit vom Auf-^ lösevermögen und dem Verhältnis zwischen optischem Signal ' und Räuschen der aus dem zurückstrahlenden Licht bestehenden Signale bestimmt werden und kann beispielsweise eine Tiefe von 100/1 und eine Breite von 500 Ai haben. -

Anstäle der Ausnehmung 1" in der Faserplatte 1 kann die gesamte Oberfläche des Faseroptikelementes mit einantransparenten Film 4 aus Glas versehen sein (Fig. 3). Damit das ausfallende Licht im Innern dieses Films nicht reflektiert wird, kann es auch zweckmäßig sein, wenn der Film -mit y_: Ausnahme eines Teils 41 im Bereich des Liehtüberträgungselements - aus einem opaken Werkstoff (Fig. 4) bestehtv Γ;

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Der transparente Abschnitt 41 hat die gleiche Aufgabe wie die Ausnehmung 1" in Fig. 2. Der Film 4 kann beispielsweise eine Stärke von 100 /i haben.

Um ein genaues Anordnen der Lichtabschirmplatte 2 in der gleichen Höhe wie das Lichtübertragungselement 3 zu erleichtern, kann sie auch unmittelbar neben dem Lichtüberträgungselement 3 angeordnet sein, (Fig. 5). Soll daril·- berhinaus das zurückstrahlende Licht noch wirksamer nutzbar gemacht werden, kann die Außenseite des Faseroptik elements derart ausgebildet sein, daß sie der Objektkopie unter einem geeigneten Winkel gegenüberliegt, beispielsweise um 45° (Fig. 6).

Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer Photoröhre unter Verwendung eines Faseroptikelements der beschriebenen Art. Die Pho'toröhre besteht aus einer Kathodenstrahlröhre mit bekannter Faseroptik und umfaßt eine Elektronenquelle 12, eine auf der Innenseite mit Leuchtstoffkörnchen beschichtete Faseroptik-Stirnplatte 13, ein Faseroptikelement 14 entsprechend der Ausbildung von Fig. 1 bis 6, das an seiner Innenseite mit der FaserOptik-Stirnplatte 13 verbunden und an seiner Außenseite an einer Objektkopie 15 anliegt, sowie einen Linear-Zirkular-Wandler 16 aus Faseroptikelementen,. Die einen Enden dieser Faseroptikelemente liegen dem Ausgang des Faseroptikelementes 14 gegenüber und ihre anderen Enden sind zu'einem einzigen"Element vereinigt, das auf eine in unmittelbarer Iahe davon befindliche photoelektrische Mhre 17 gerichtet ist. "_ '

Wenn während des Betriebs die Elektronenquelle 12 . Elektronenstrahlen ausschickt, die die elektronenluniineszierende Schicht der Faseroptik-Stirnplatte 13 in Pfeilrichtung "a" abtasten, entsteht in der gleichen Richtung Elektrolumineszenzlicht. letzteres wird durch die Faseroptik-Stirnplatte 13 und das Faseroptikelement 14 übertragen und schließlich von "der Objektkopie 15 reflektiert." Das einfallende Licht wird bei seiner Reflexion durch die Objektkopie 15 moduliert und in.den Linear-Zirkulär^Wandler 16 eingeführt. Anschließend wird das reflektierte Mcht^-ΐ dessen Intensität von der Schwärze der Bildel%mente in der" Objektkopie 15 abhängt, zur photoelektrischen Bohre 17' / übertragen und dort in elektrische Signale umgewandelt.

Vorzugsweise ist das Faseroptikelement .14 unmittelbar in die Röhrenoberfläche der Kathodenstrahlröhre 11 einge* lagert (Fig. 8), wobei dann im wesentlichen kein praktischer Unterschied zwischen der Arbeitsweise der PhötOröhren gemäß Fig. 7 und 8 besteht. ;

Fig; 9 zeigt ein Beispiel einer Anwendungsform des Faseroptikelementes gemäß.der Erfindung auf eine Kä%mö#e&-_; / ■ strahlröhre,, deren Elektronenlumineszenzsehicht .krea.isf©rmi.g abgetastet wird. Wie auf der Zeichnung ersichtlich;, ist die Kathodenstrahlröhre 11' auf ihrer Stirnfläche mit einem ; Zirkular-Linear-Wandler 13 * aus Faseroptikelementen ve^ . ; sehen, die mit der Innenseite des FaseroptikelepeiateS; 14 . "^; verbunden sind. Die Betriebsweise einer derartigen fehö^ö- ; röhre entspricht im wesentlichen derjenigen der t beschriebenen Bauweise.

Fig. -10 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Photoröhre gemäß Fig. 9, wobei der Zirkular-Linear-Wandler 1-3' 'und das Faseroptikelemeht 14 zu einem einzigen Faseroptikelement 14' vereinigt sind, das im wesentlichen den gleichen Aufbau und die gleiche Betriebsweise hat wie die von Fig. 1 bis 6. " ~'"

Fig. 11 zeigt ein anderes Beispiel der erfindungsgemäßen Photoröhre, bei der ein mechanisch betätigter Abtaster einfallendes Licht zur Objektkopie überträgt. Wieauf der Zeichnung dargestellt, stammt das einfallende Licht aus einer stationären Lichtquelle 21, deren-Lichtstrahlen den Faserelementen 22 durch ein einziges drehbares Abtastfaserelement 23 übertragen werden. Die Faserelemente 22 sind an dem einen Ende mit einem Faseroptikelement der Bauart gemäß den Fig. 1 bis 6 verbunden und am anderen Ende in Form eines Kreises angeordnet, dessen Achse der Achse des Lichts entspricht, das in das drehbare Abtastfaserelement 23 eingestrahlt wird. Letzteres liegt mit einem Ende ständig der Lichtquelle 21 gegenüber und nimmt die daraus austretenden Lichtstrahlen auf,und sein anderes Ende ist auf die ringförmig angeordneten Eingänge der Faserelemente 22 gerichtet. Das einfallende Licht wird ringförmig nacheinander in die Faserelemente 22 eingeführt und verläuft linear zur Eingangsseite dLes Faseroptlkelementes 14.

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Claims (9)

1. P a te nt a η s ρ r ü c h e j

   \\J Photoröhre zum Aufnehmen yon Bildern, auf - ^! einer in unmittelbarer Nähe der Röhrenstirnseite angeordneten Objektkopie, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Kombination folgende Teile umfaßt: ein Faseroptikelement (14) zum Übertragen des einfallenden.und ■ausfallenden lichtes auf verschiedene Bahnen,, eine Abtastvorrichtung (11, 11',. 23). zum Bestreichen der inneren Stirnseite des Faseroptikelementes .mit einfallendem .-. Licht, ein Lichtübertragungselement (16) zum Übertragen des von der Objektkopie (15) reflektierten Lichts in eine andere Richtung als die Axialrichtung des Faseroptikele-- I mentes, und einen photoelektrischen Wandler (.17). zum Feststellen der Lichtstärke des reflektierten Lichtes und Umwandeln in elektrische Signale. "-_: ; ".
2. 2. Photoröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Faseroptikelement eine aus optischen Fasern bestehende Faserplatte (T) aufweist, an deren \ inneren Stirnseite teilweise eine Lichtabschirmplatte (2) und an.deren äußeren Stirnseite ein transparentes. Glasteil befestigt sind, wobei die Lichtscnirmplatte (2) auf gleicher Höhe mit dem.Glasteil und parallel zu den Fasern der Faserplatte (1) angeordnet ist.
3. 3. Photoröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Faserplatte (1) im^: wesentlichen angrenzend an den Glasteil (3) eine Ausnehmung 1" vorgesehen ist,- ^: --.

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4. 4. Photoröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich- · net, daß auf die äußere Stirnseite des Faseroptikelementes '■■ ein dünner transparenter Glasfilm (4) mit gleicher Ausdehnung¹, aufgebracht ist.
5. 5. Photoröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der äußeren Stirnseite des Faseroptikelements ein dünner, mit Ausnahme eines angrenzend an; den Glasteil (3) liegenden Abschnitts (41) opaker Film von gleicher . Ausdehnung angeordnet ist.
6. 6. Photoröhre nach Anspruch 2,. dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtabschirmplatte (2) unmittelbar am Glasteil (3) angeordnet ist.
7. 7. Photoröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Stirnseite des Faseroptikelements: in Kichtung seiner Dicke abgeschrägt ist.
8. 8_e Photoröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine an sich bekannte Faseroptik-Kathodenstrahl-i röhre (11, 1.1 ·) umfaßt und ferner eine Fäserpptik-Stirn-

   .körnchenplatte (13), die innen mit Leucht st off/be schichtest und an der Stirnfläche der Kathodenstrahiröhre befestigt ist und an der mit seiner inneren Stirnseite das Faseroptikelement (14) zum Übertragen des einfallenden Lichtes von der Stirnplatte zur Objektkopie (15) sitzt.

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   - ίο -
9. 9. Photoröhre nach Anspruch Ί, dadurch gekennzeich- ' net, daß sie eine stationäre Lichtquelle (21) und eine drehbare Abtastvorrichtung (23) umfaßt, die mit ihrem einen Ende in Eichtung auf die lichtquelle (21) äusgeriehtet ist und zum anderen Ende zur Durchführung einer kreisförmigen Bewegung bei Bewegung der Abtastvorrichtung um ihre Achse gebogen ist, daß sie weiterhin eine Vielzähl optischer Fasern (22) aufweist, deren einerseitigen Enden in Form eines dem Bewegungskreis des Endes der Abtastvorrichtung (23) eiit-r sprechenden Kreises angeordnet sind, die beim Drehen der Abtastvorrichtung mit dem Licht aus der Lichtquelle nach- . -ineinander-"bestrichen werden, an denen mit seiner Innenseite ;.' des Faseroptikelement (14) verbunden ist, das das anfallende Licht aus der Lichtquelle (21) aufnimmt und zur Objektkopie. (15) überträgt. V '

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