DE1938687C3 - Bildübertragungssystem mit einem faseroptischen Bündel - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Bildübertragungssystem, in dem ein Leuchtschirm zum Auffangen bilderzeugender, korpuskularer oder elektromagnetischer Strahlung mit einer im wesentlichen aus Bleimonoxid bestehenden, photoleitenden Signalplatte einer Fernsehkameraröhre vom Vidikontyp über ein faseroptisches Bündel gekoppelt ist.

Aus der GB-PS 10 74 521 war es bekannt, vor dem Schirm einer direkt zu beobachtenden Kathodenstrahlröhre eine aus einem faseroptischen Bündel bestehenden Platte anzuordnen, bei der die einzelnen Fasern mit einem Material verkleidet sind, das für "die durch die Platte zu übertragende Strahlung, nämlich die Emissionsstrahlung der Kathodenstrahlröhre, eine hohe Absorption aufweist.

Es hat sich gezeigt, daß bei einem Bildübertragungssystem der eingangs genannten Art die Bildschärfe auf einem durch die von der Kameraröhre stammenden, verstärkten Fernsehsignale gespeisten Monitor merkbar geringer ist als die Schärfe des direkt visuell beobachteten Bildes auf dem Leuchtschirm, mit dem die Kameraröhre durch das faseroptische Bündel gekoppelt ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Verwendung des faseroptischen Bündels zu einer Streuung des aurch dieses Bündel übertragenen Lumineszenzlichtes in der photoleitenden Bleimonoxidschicht der Kameraröhre führt, auf welche Streuung der Verlust an Detailschärfe im Fernsehbild auf dem Monitor zurückzuführen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese

Streuung praktisch zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelöst, daß die Emission des Leuchtschirmes im wesentlichen in einem Spektralgebiet mk einer Wellenlänge von weniger als etwa 4000 Ä liegt und daß die Fasern des faseroptischen Bündels mit einem Material verkleidet sind, das wenigstens in dem erwähnten Spekiralgebiet eine verhältnismäßig hohe Absorption aufweist

Die durch die Maßnahmen nach der Erfindung erhaltene Wirkung läßt sich auf die Tatsache zurückführen, daß einerseits eine Schicht im wesentlichen tetragonalen Bleimonoxids für elektromagnetische Strahlung in dem sichtbaren und dem anschließenden Ultraviolett-Gebiet einen mit abnehmender Wellenlänge stark zunehmenden Absorptionskoeffizienten aufweist, so daß die Eindringtiefe für Licht verschiedener Wellenlänge sehr verschieden ist und daß andererseits das aus jeder Faser des faseroptischen Bündels heraustretende Licht einen großen Öffnungswinkel aufweist. Das Gebiet der Auftreffplatte, in dem das von einer beliebigen Faser stammende kegelförmige Lichtbündel in dem Bleimonoxid absorbiert wird und dort Ladungsträger auslöst, die das Potentialgebiet der durch das Elektronenbündel der Kameraröhre abzutastenden Auftreffplatte bestimmen, hat bei einer größeren Eindringtiefe des betreffenden Lichtes erheblich größere Abmessungen in der Ebene der Schicht als das entspiechende Gebiet bei Verwendung von Licht mit erheblich geringerer Eindringtiefe.

Wenn das Leuchtbild eines einzigen Fensters sowohl für direkte visuelle Beobachtung als auch für Beobachtung durch eine durch ein faseroptisches Bündel gekoppelte Kameraröhre der erwähnten Art benutzt wird, ist es für eine bessere direkte Beobachtung günstig, in dem Lumineszeii/hcht auch Licht längerer Wellenlänge auftreten zu lassen und dabei das Fenster der Kameraröhre mit Mittel zu versehen, die lediglich das erwünschte Licht kurzer Wellenlänge zu der Aufireffplatte durchlassen. Zu diesem Zweck kann ein optisches Filter verwendet werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Kurven der relativen Werte der Eindringtiefe von Licht verschiedener Wellenlänge in im wesentlichen tetragonalem Bleimonoxid,

F i g. 2 die Streuung des Lichtes von den Fasern des faseroptischen Bündels in einer von diesen berührten Schicht Bleimonoxid, und

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Bilderzeugungsvorrichtung für dieses Übertragungssystem.

Wenn nach F i g. 1 die Tiefe in der Bleimonoxidschicht bis zur Gesamtdicke von vorzugsweise etwa 20 μίτι von dem Ursprung eines orthogonalen Koordinatensystems als Abszisse und die Lichtintensitätsänderung als Ordinate aufgetragen werden, so zeigen bei der Wellenlänge des Lichtes als Parameter die Kurven 1 bis 6 die Eindringtiefe des beobachteten Lichtes in die Schicht. Aus dieser graphischen Darstellung zeigt sich, daß nach der Kurve 1 das blaue Licht mit einer Wellenlänge von 3800 Ä bereits innerhalb einiger μπι vollständig absorbiert wird. Bei der Kurve 2, noch blaues Licht, ist dies erst nach 5 μπι der Fall, während nach der Kurve 3, das blau-grüne Licht mit einer Wellenlänge von 4600 Ä bis zu etwa 10 μιη eindringt. Das grüne Licht mit einer Wellenlänge von 5000 Ä dringt nach Kurve 4 teilweise durch die ganze Schicht, während von dem Licht mit einer noch größeren Wellenlänge nach den

Kurven 5 und 6 nur ein Teil in der Schicht absorbiert wird. Der bis zur Rückseite der Bleimonoxidsehicht durchdringende Teil dieses Lichtes wird dort reflektiert und ruft eine weitere Streuung hervor.

F i g. 2 zeigt, daß Lichtbündel 10, die von den gesonderten Fasern ti eines faseroptischen Bündels 12 in eine Bleimonoxidschicht 13 eindringen, einen großen Öffnungswinkel 14 aufweisen. Die seitlichen Abmessungen des Gebiets der Bleimonoxidschicht, in dem ein solches Lichtbündel unter Auslösung von Ladungsträgern absorbiert wird, hängt daher sehr eng von der Eindringtiefe in der Schicht ab. Licht mit einer Wellenlänge von mehr als etwa 5400 Ä dringt ein erheblicher Teil (s. F i g. 1) bis zur Rückseite der Schicht ein und die pro Faser beeinflußten Gebiete werden mindestens einen in Fig.2 mit a bezeichneten Durchmesser aufweisen, so daß die Gebiete benachbarter Fasern sich sehr weit überlappen. Der Durchmesser b der entsprechenden Gebiete für das Licht mit einer Wellenlänge von etwa 4200 Ä ist erheLlich kleiner, aber auch dieser Durchmesser ist noch erheblich größer als der Mittelabstand ρ der Fasern des faseroptischen Bündels. Erst bei Verwendung von Licht mit einer Wellenlänge von weniger als etwa 4000 Ä werden die erwähnten Gebiete mit einem Durchmesser csich nicht oder kaum überlappen und annähernd dem Mittelabstand der Fasern entsprechen. Wenn die Absorptionsgebiete von Licht der benachbarten Fasern sich gerade berühren, kann annähernd eine optimale Kombination der Eigenschaften des faseroptischen Bündels, der -»₀ Wellenlänge des verwendeten Lichtes und der Absorptionseigenschaften der Bleimonoxidschicht erhalten werden, da es nicht sinnvoll ist, die Gebiete feiner als die durch die Fasern bereits bedingte Struktur zu machen.

F i g. 3 zeigt schematisch die Anwendung der _3S Erfindung in einem mit zwei Leuchtschirmen versehenen Elektronenmikroskop. Ein solches Elektronenmikroskop 20 hat eine vakuumdichte Wand 21, durch die unten ein Speisekabel 22 geführt ist, das sich an eine Kathode 23 anschließt. Die Figur zeigt von unten nach oben innerhalb der Wand einen Kondensator 24, eine Objektivlinse 25, in der der Gegenstand 26 angebracht ist, eine Projektionslinse 27 und ein elcktronenoptisches System 2S, das das Bündel bilderzeugender Elektronen 29 nach Wunsch auf den Schirm 30 oder auf den Schirm 31 richten kann. Von diesen Schirmen ist der Schirm 30 mit einem bei Elektronenmikroskopen üblichen, grünes Licht emittierenden Material, z. B. mit silberaktiviertem Zinksulfid und der zweite Schirm 31 nach der Erfindung mit einem kurzwelliges Licht aussendenden Leuchtmaterial, z. B. mit Caesium aktiviertes Calcium-Magnesium-Silikat oder mit silberaktiviertes Zink-Cadmium-Sulfat versehen. Der Wandteil 32, der mit dem darauf auf der Innenseite angebrachten, grünes Licht emittierenden Material den Schirm 30 bildet, besteht wie üblich aus optisch flachem Glas, durch welches das Bild von der Außenseite her beobachtet werden kann. Der Wandteil 33, der mit dem darauf auf der Innenseite angebrachten, kurzwelliges Licht emittierenden Material den Schirm 31 bildet, besieht aus einem faseroptischen Bündel, an welches sich ein zweites faseroptisches Bündel 34 optisch gut anschließt, das das Fenster einer Kameraröhre 35 bildet. Von beiden faseroptischen Bündeln können die Fasern mit einer schwarzen Hülle versehen sein. Diese Kameraröhre enthält einen sich an das Fenster 34 anschließenden, zylindrischen Kolben 36 mit den Durchführungen 37, einer Kathode 38, einem Steuergitter 39, einem zweiten Gitter 40, einem Kollektor 41 und einer Gaze 42. In dieser Kameraröhre wird mittels eines Bündels 43 langsamer Elektronen eine auf der Innenseite des Fensters 34 angebrachte, photoleitende Auftreffplatte 44 abgetastet. Die Auftreffplatte enthält eine im wesentlichen aus Bleimonoxid bestehende, etwa 20 μΐη dicke photoleitende Schicht 45 und auf der Seite des Fensters 34 eine durchsichtige, z. B. aus leitendem Zinnoxid bestehende Signalelektrode 46. Das Signal dieser Elektrode speist einen nicht dargestellten Monitor, an dem das Bild des Schirmes 31 beobachtet werden kann.

Wenn die elektronenoptische Vorrichtung nur einen einzigen Leuchtschirm enthält, kann für die visuelle Beobachtung ein Fenster 47 in der dann auf andere Weise ausgebildeten Wand angebracht werden, so daß dieser Schirm auf der Innenseite beobachtet werden kann. Der Schirm kann dann mit den Leuchtmaterialien des Schirmes 30 und des Schirmes 31 versehen sein. In diesem Falle kann der Leuchtschirm einen Stoff mit zwei Lumineszenzmaxima enthalten, von denen eines in dem kurzwelligen Spektralgebiet und das andere in dem grünen Spektralgebiet liegt, z. B. bei hexagonalem Zinkoxid. In diesem Falle muß zwischen dem Leuchtschirm und der Auftreffplatte der Kameraröhre ein optisches Filter angebracht werden, so daß lediglich der kurzv/ellige Teil des Lumineszenzlichtes die Auftrcffplatte erreichen kann. Dieses Filter kann z. B. aus einer sehr dünnen Schicht aufgedampften Silbers 48 bestehen. Statt dessen oder zusätzlich können die Kerne der Fasern eines der Bündel oder beider Bündel aus einer farbigen, nur für Kurzwellenlicht durchlässigen Glasart hergestellt sein. Wenn das Leuchtbild auf der Seite der Kameraröhre direkt visuell beobachtet wird, und wenn diese Röhre somit abnehmbar ist, soll das optische Filterelement in oder an dem mit der Kameraröhre abnehmbaren Teil angebracht werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Bildübertragungssystem, in dem ein Leuchtschirm zum Auffangen bilderzeugender, korpuskularer oder elektromagnetischer Strahlung mit einer im wesentlichen aus Bleimonoxyd bestehenden, photoleitenden Signalplatte einer Fernsehkameraröhre vom Vidikontyp über ein faseroptisches Bündel gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Emission des Leuchtschirmes (31) im wesentlichen in einem Spektralgebiet mit einer Wellenlänge von weniger als etwa 4000 Ä liegt und daß die Fasern (11) des faseroptischen Bündels (12) mit einem Material verkleidet sind, das wenigstens in «5 dem erwähnten Spektralgebiet eine verhältnismäßig hohe Absorption aufweist.

2. öildübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtschirm (31) einen Teil einer elektronenoptischen Vorrichtung bildet, die mit Mitteln (23 bis 28) zum Projizieren eines Bildes auf diesen Schirm mittels eines Elektronenbündels (29) versehen ist.

3. Bildübertragungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtschirm (31) sowohl einen Leuchtstoff mit sichtbarer Lumineszenz in einem grünen Spektralgebiet als auch einen Leuchtstoff enthält, dessen Lumineszenzlicht in einem blauen, ultravioletten Spektralgebiet liegt, wobei zwischen dem Leuchtschirm (31) und der Auftreffplatte (44) der Kameraröhre ein lediglich das kurzwellige Lumineszenzlicht durchlassendes, optisches Filter (48) angebracht ist.