DE2164294A1 - Zeichengenerator - Google Patents

Description

PATF= NTANWALTS B Ü FO ThOMSEN - TlEDTKE - BüHLING

TEL. (0611) 53 jg 11 TELEX: 5-24 303 lopat 2164294

PATENTANWÄLTE München: Frankfurt/M.:

Dlpl.-Chem. Dr. D. Thomson Dipl.-Ing. W. Welnkauff

Dipl.-Ing. H. Tledtke (Fuchshohl 71)

Dipl.-Chem. Q. Bühling Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Chem. Dr. U. Eggers

8000 München 2

Kaiser-Ludwig-Platz6 23. Dezember 1971

Matsushita Electronics Corporation Osaka / Japan

Zeichengenerator

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zeichengenerator (zeichenerzeugende Vorrichtung),der Zeichensignale durch Abtastung eines Schirms als Quelle der Zeicheninformation mit einem Elektronenstrahl erzeugt. In einem konventionellen Zeichengenerator ist eine Platte mit Durchgangsschlitzen, die den gewünschten Zeichen entsprechen, im Weg eines abtastenden Elektronenstrahls angeordnet/ tastet der Strahl einen gegebenen Schlitz ab, der einem bestimmten Zeichen entspricht, dann wird ein dieses Zeichen repräsentierendes Signal abgeleitet. Durch Anlegen des Signals an die Intensitätsmodulatorschaltung einer Bildröhre, die mit dem Abtastsystem synchron verbunden ist, wird das Zeichen auf der Bildröhre sichtbar gemacht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

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Fig. 1 zeigt einen konventionellen Zeichengenerator mit seiner zugehörigen Schaltung;

Fig. 2 zeigt die Weltenform des Ausgangasignals von dem Cenerator nach Fig. 1;

Fig. 3 zeigt die Spannungs-Stromkennlinien des Generators nach Fig. 1;

Fig. 4 zeigt einen anderen konventionellen Zeichengenerator und seine zugehörige Schaltung;

Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Zeichengeneratorröhre und ihre zugehörige Schaltung;

Fig. 6 zeigt Wellenformen von Ausgangssignalen der Röhre nach Fig. $, di^{e an} verschiedenen Stellen an den Punkten Λ, B, C und D der Schaltung nach Fig. 5 auftreten; und

Fig. 7 zeigt ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zeichengenerators.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten konventionellen Zeichengenerator sind eine Kathode 1, eine Anode 2, Ablenkelektroden. 3, Beschleunigung selektroden 4, eine Zeichenplatte 5 und eine Kollektorelektrode 6 hermetisch in einem Kolben 7 eingeschlossen, und ein Koppelkondensator 8 und ein Verstärker 9 sind mit der Kollektorelektrode 6 in Reihe geschaltet, an die ein Widerstand R L und eine Gleichspannungsquelle V in Reihe als Lastschaltung

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angeschlossen sind. Aus Fig. 1 ergibt sich, daß ein Signalstrom i durch den Widerstand R nur fließt, wenn der Elektronenstrahl durch einen Durchgangsschlitz läuft, der jedem in der Zeichenplatte 5 gebildeten Zeichen entspricht, und auf die Kollektorelektrode ΰ auftrifft. Daher ergibt sich die in Fig. 2 graphisch dargestellte Wellenform des Signalstroms i^. Das Koordinatensystem in Fig. 2 hat beispielsweise den Zeitmaßstab auf der Abszisse und den Strommaßstab auf der Ordinate. An dem Punkt A in Fig. 1 erscheint eine Signalspannung ν = i 'R_Lr wenn der Elektronenstrahl einen Zeichenschlitz auf der Zeichenplatte 5 abtastet. Trifft der durch den Zeichenschlitz hindurchlaufende Strahl auf die Kollektorelektrode G auf, werden von der Oberfläche der Elektrode 6 Sekundärelektronen emittiert. TJird in diesem Fall die Kollektorelektrode 6 auf einem ausreichend hohen positiven Potential gehalten, v/erden die Sekundärelektroden wieder von der Elektrode 6 aufgenommen. Demgemäß ist der Signalstrom i_r gleich einem Strom i, infolge des Elektronenstrahls, so aaß die Ausgangssignalspannung ν äquivalent dem Produkt von i. und H_T ^wird' ^d-^h- ^v _s ⁼ V^>RL*

Wird andererseits die an der Kollektorelektrode 6 anliegende Spannung V auf einen bestimmten Pegel verringert, entwickeln die Sekundärelektronen, die durch das Auftreffen des Elektronenstrahls auf die Kollektorelektrode 6 emittiert v/erden, eine neigung zur Absorbierung in den Beschleunigungselektroden 4, bo daß der Signalstrom i beträchtlich geändert v/ird. Fig. 3 zeigt eine solche Minderung des Hignalstroms i_s, bei der sich die Spannung V von einem hohen positiven Pegel zu einem Pegel an-

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dert, der gleich dem Potential - VV an der Kathode 1 ist. Ist die an der Kollektorelektrode 6 anliegende Spannung V etwas positiver als das Potential - V^ an der Kathode 1, dann läuft der Elektronenstrahl durch die Zeichenschlitze auf der Zeichenplatte 5 und trifft auf die Kollektorelektrode 6, wie dies aus Fig. 3 zu entnehmen ist. Ist die kinetische Energie der Elektronen des Strahls klein, ist die Anzahl der von der Kollektorelektrode 6 emittierten Sekundärelektronen klein, so daß der Signalstrom i einen positiven Wert annimmt. Mit ansteigender Spannung V nimmt die Energie des Elektronenstrahls ebenfalls zu, v/odurch die Sekundäremission entsprechend ansteigt". Ist das Potential an der Kollektorelektrode δ niedriger als an der Beschleuniaungselektrode 4 und der Zeichenplatte 5, die auf demselben Potential gehalten werden, v/ird zumindest ein Teil der emittierten Sekundärelektronen von den Beschleunigungselektroden 4 und/oder der Zeichenplatte 5 absorbiert. Dadurch steigt der in die Kollektorelektrode 6 fließende Signalstrom i an. Wird das Potential an der Kollektorelektrode 6 weiter bis zu einem Pegel erhöht, der gleich oder größer als der Pegel der Beschleunigungselektroden ist, werden emittierte Sekundärelektronen infolge der Potentialbeziehung zwischen der Beschleunigungselektrode 4 und der Kollektorelektrode 6 von der Kollektorelektrode 6 angezogen und wieder aufgenommen.

In Fig. 3 repräsentieren die Kurven a, b und c die Kennlinien für die Kollektorelektrode, die jeweils aus rostfreiem Stahl, Kesa-Film, der eine hohe Sekundärelektronenemissionsfähig-

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keit besitzt, und Kohlenstoff gebildet ist ,das eine niedrige Rate der Sekundärelektronenemission besitzt. Es ist zu bemerken, daß aus üen Kurven a und b in Fig. 3 der Signalstrom i_s und daher die entsprechende Signalspannung v_s, die durch Steuerung der an der Kollektorelektrode anliegenden Spannung V sowohl negativ als auch positiv gemacht v/erden kann, abgeleitet werden kennen. Daher ist es möglich, den Kontrast eines auf der Bildröhre wiederzugebenden Zeichenbildes umzukehren. Die Kurve d ist die ideale Kennlinie für die Kollektorelektrode aus einem idealen Material, das bei den herrschenden Bedingungen keine Sekundärelektronen erzeugt. Gegenwärtig kann: - diese Kennlinie nicht erhalten werden.

Damit mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung ein stabiles Ausgangssignal trotz der Sekundäremission von der Kollektorelektrode 6 erhalten wird, muß die an der Elektrode 6 anliegende Spannung V vergrößert werden.

Andererseits wurde versucht, die Zeichenplatte 5 von der Beschleunigungselektrode 4 zu isolieren, um ein großes Ausgangssignal zu erhalten und ebenfalls von der Zeichenplatte ein Signal abzuleiten. Ein Beispiel einer solchen bekannten Vorrichtung (USA-Patentschrift 3 336498) ist in Fig. 4 gezeigt, worin die gleichen Bezugsziffern und Buchstaben die gleichen Schaltungselemente in der zuvor beschriebenen Vorrichtung nach Fig. 1 bezeichnen. In dieser Vorrichtung sind die Kollektorelektrode 6 und die Platte 5 voneinander isoliert und werden durch getrennte Gleichspannungsquellen V und V energiert. Werden die Span-

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nungen nun derart gewählt, daß V _ > V^ > O sind, sind die von der Kollektorelektrode 6 und der Zeichenplatte 5 abgenommenen Ströme frei von der Wirkung der Sekundäremission jedoch allein durch den Elektronenstrahl von der Elektronenkanone bestimmt, so daß die an dem Echaltungspunkt L in Fig. 4 erscheinende Signalspannung v_c,, = ^Si³V *ⁿ ^^{er Gr}öße gleich, jedoch in der Polarität dem Signal v_g2 - i_S2^RL ^{ara Punkt B} ^-^{n F:}"-9· ^ entgegengesetzt ist. Werden beide Signale ν , und ν ~ durch Kuppelkondensatoren 8 und 8¹ zur Verstärkung zu einem Differenzverstärker 10 geführt, ist das resultierende Ausgangssignal zweimal so groß wie das Aus- ^ gangssignal, das dann erhalten wird, wenn die Signalspannung nur von der Kollektorelektrode 6 geliefert wird.

Erfindungsgemäß werden nicht nur die Primärelektronen von der Elektronenkanone, sondern ebenso die Sekundärelektronen infolge des Auftreffens des Strahls auf die Kollektorelektrode verwendet, um ein größeres Ausgangssignal als das durch die zuvor beschriebenen bekannten Vorrichtungen zu erhalten. Bei dem vergrößerten Ausgangssignal könnte der von dem Strahl geführte Strom verringert werden. Daher ist die Bildauflösung verbessert. Muß die Auflösung nicht so groß sein, kann ferner die Beschleunigungsspannung entsprechend abgesenkt v/erden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen erläutert; dabei bezeichnen dieselben Bezugsziffern und Buchstaben gleiche Teile und Schaltungselemente.

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Fig. 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Zeichengenerator, bei dem zusätzlich zu der Zeichenplatte 5 und der Kollektorelektrode 6 eine Sekundärelektronenkollektorelektrode 11 in Form eines kurzen Hohlzylinders vor der Zeichenplatte 5 - von der Elektronenkanone aus gesehen - vorgesehen ist. über entsprechende Lastwiderstände R , R¹ und R" liegen an der Kollektorelektrode G, der Zeichenplatte 5 und der Sekundärelektronenkollektorelektrode 11 jeweils Gleichspannungen V , V und V„_, die derart eingestellt

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sind, daß V_sc > ^v _s > ^v _c > ° ^ist·

Trifft nun der Elektronenstrahl gegen den nicht-perforierten Abschnitt der Zeichenplatte, werden von diesem Abschnitt Sekundärelektronen emittiert, rast alle Elektronen v/erden von der Sekundärelektronenkollektorelektrode 11 aufgenommen, da V_ ^ V__.. Dadurch fließt der Strom von der Quellenspannuno V\_ infolge der Sekundärelektronen von der Eekundärelektronenkollektorelektrode 11 zu der Zeichenplatte 5, so daß das Potential an dem Schaltungspunkt C in Fig. 5 abfällt, während das Potential an dem Schaltungspunkt B ansteigt. Läuft der Elektronenstrahl dagegen durch die Zeichenschlitze der Zeichenplatte 5, fließt kein Strom zwischen der Sekundärelektronenkollektorelektrode 11 und der Zeichenplatte 5, so daß das Potential an dem Schaltungspunkt C auf den Wert V zurückgesetzt wird. Unter dieser Bedingung trifft der Strahl auf die Kollektorelektrode 6 auf, und die resultierenden Sekundärelektronen von der Elektrode 6 werden in der Zeichenplatte 5 absorbiert und verursachen einen

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Strom zwischen der Elektrode 6 und der Platte 5. Demzufolge fällt das Potential am Schaltungspunkt B, während das Potential am Schaltungspunkt A ansteigt. Trifft der Strahl wieder auf einen nicht-perforierten Abschnitt der Zeichenplattenfläche, nimmt das Potential am Schaltungspunkt A wieder den Wert V an, während

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bei den Schaltungspunkten B und C ciie zuvor beschriebenen Änderungen auftreten. Fig. 6 zeigt die Änderungen der Potentiale an den Schaltungspunkten A, B und C in der Abtastzeit. Setzt man voraus, daß die Zeichenplatte 5 und die Kollektorelektrode G aus dem gleichen Material bestehen und alle von der Zeichenplatte 5 und der Kollektorelektrode 6 emittierten Sekundärelektronen durch die Sekundärelektronenkollektorelektrode 11 bzw. die Zeichenplatte 5 absorbiert werden, dann liegen die Beträge der entsprechenden Änderungen der Potentiale an den Schaltungspunkten A, C und B bei den Vierten v_, v_ bzw. 2v_. Ebenso werden der Änderungsbetrag des Potentials bei A und bei C aufaddiert, um eigen Betrag 2v der Potentialänderung am Schaltungspunkt D zu erzeugen. Das Potential am Schaltungspunkt B hat entgegengesetzte Polarität gegenüber dem Potential am Schaltungspunkt D, so daß bei gemeinsamer Verstärkung durch den Differenzverstärker 10 ein Ausgangssignal geliefert wird, das einem Eingangspegel 4ν entspricht. Es ist zu bemerken, daß daher mit dem erfindungsgemäßen Seichengenerator ein Ausgangssignal erhalten werden kann, das viermal so groß ist v/ie das Ausgangssignal, das durch die bekannte Vorrichtung nach Fig. 1 erhalten wird, und zweimal so groß v/ie das Ausgangssignal, das durch die bekannte Vorrichtung nach Fig. 4 erhalten werden kann. Der Viert ν der Größe der Änderung

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des Potentials bei A oder G hängt von dem Strom infolge der von der Zeichenplatte 5 und der Kollektorelektrode 6 emittierten Sekundärelektronen ab. Demzufolge kann durch Verwendung eines Materials mit einem hohen Sekundäremissionsverhältnis für die Zeichenplatte 5 und die Kollektorelektrode 6 der Wert von ν größer gemacht werden.

Fig. 7 zeigt eine Modifikation des Zeichengenerators nach Fig. 5, bei der die insbesondere in der Nähe der Zeichenelektrode angeordnete Beschleunigungselektrode 4 als Sekundärelektronenkollektorelektrode dient. In diesem Fall sind die Gleichspannungen V und V₀ vorzugsweise derart eingestellt, daß V -^ V s 0.

Der erfindungsgemäße Zeichengenerator zum Erzeugen eines gewünschten Zeichensignals mittels Abtastung mit einem Elektronenstrahl besitzt eine Elektronenkanone mit einer Kathode, Ablenkelektroden für den Elektronenstrahl, eine Zeichenplatte mit Schlitzen in Form der Zeichen und eine Kollektorelektrode; an einer in der Nähe der Zeichenplatte angeordneten Elektrode und der Kollektorelektrode wird jeweils ein Ausgangssignal Infolge der Sekunaärelektronen, die von einem nicht durch die Zeichenschlitze gebildeten Abschnitt der Zeichenplattenfläche emittiert werden, wenn der Strahl auf diesen Abschnitt auftrifft, und ein Ausgangssignal infolge der von der Kollektorelektrode emittierten Sekundärelektronen abgeleitet, wenn der Strahledürch die Zeichenschlitze der Platte hindurchläuft μηα auf die Kollektorelektrode auftrifft. Erfindungsgemäß kann^aher nicht nur ein Ausgangssignal

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mit einem hohen Pegel erzeugt werden, sondern die Zeichenerzeugungskapazität wird auch stark verbessert.

Mit der Erfindung wird somit ein Zeichengenerator geschaffen, bei dem Zeichensignale durch Abtastung einer Zeichenschlitze aufweisenden Zeichenplatte mit einem Elektronenstrahl erzeugt werden; ein Signal, das an einer Itast entwickelt wurde, die mit einer bezüglich des Strahlenlaufs vor der Zeichenplatte vorgesehenen Elektrode verbunden ist, indem mit dieser Elektrode die Sekundärelektronen aufgenommen wurden, die von einem von den Zeichenschlitzen nicht eingenommenen Abschnitt der Fläche der Zeichenplatte emittiert wurden, wenn der Strahl auf diesen Abschnitt auftrifft, und ein Signal, das an einer Last entwickelt wurde, die mit einer bezüglich des Laufs des Elektronenstrahls hinter der Zeichenplatte vorgesehenen Kollektorelektrode verbunden ist, indem mit der Zeichenplatte die Sekundärelektronen aufgenommen wurden, die von der Kollektorelektrode emittiert werden, wenn der Strahl durch die Zeichenschlitze der Zeichenplatte hindurchläuft und auf die Kollektorelektrode auftrifft, haben die gleiche Polarität, und diese beiden Signale v/erden jeweils über Koppelkondensatoren zur Erzeugung eines zusammengesetzten Signals addiert. Das zusammengesetzte Signal hat entgegengesetzte Polarität .!.gegenüber dem Signal, das an der mit der Zeichenplatte verbundenen Last entwickelt wurde. Werden das zusammengesetzte Signal und das Signal an der mit der Zeichenplatte verbundenen Last differenzmäßig kombiniert und danach an eine externe Schaltung angelegt, dann kann demgemäß ein Ausgangssignal, das jedes Zeichensignal repräsentiert, vergrößert werden. Da ein Ausgangssignal

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-limit hohem Pegel ohne Vergrößerung des Elektronenstrahlstroms mit dem erfindungsgemäßen Zeichengenerator erhalten wird, ist demgemäß die Auflösung oder die Zeichenerzeugungskapazität verbessert. Muß die Auflösung nicht so groß sein, kann die Beschleunigungsspannung entsprechend verringert werden.

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   Zeichengenerator zur Erzeugung eines gewünschten Zeichensignals mittels Abtastung durch einen Elektrodenstrahl, gekennzeichnet durch eine Elektronenkanone (1) mit einer thermionischen Emissionskathode, Ablenkelektroden (3) für den Elektronenstrahl, eine Zeichenplatte (5)j in die Zeichenschlitze perforiert sind, und eine Kollektorelektrode (6 ), P wobei eine weitere Elektrcdeneinrichtung (11) in Richtung von der Elektronenkanone (1) vor der Zeichenplatte (5) vorgesehen ist und ein Ausgangssignal von dieser weiteren Elektrodeneinrichtung (11) erhalten wird, indem mit dieser die Sekundärelektrönen aufgenommen werden, die von einem von den Zeichenschlitzen nient eingenommenen Abschnitt der Oberfläche der Zeichenplatte (5) emittiert werden, wenn der Strahl auf diesen Abschnitt auftrifft, und ein Ausgangssignal erhalten wird, indem mit der Zeichenplatte (5) die Sekundärelektronen aufgenommen werden, die von der Kollektorelektrode (6) emittiert werden, wenn der Strahl durch die Zeichenschlitze der Zeichenplatte (5) hindurchläuft und auf die Kollektorelektrode (6) auftrifft, wobei diese beiden Signale zur Erzeugung eines zusammengesetzten Signals kombiniert werden und dieses zusammengesetzte Signal und ein von der Zeichenplatte (5) abgeleitetes Ausgangssignal differenzmäßig ermittelt werden.
2. 2. Zeichengenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal infolge der van der Zeichenplatbe (5)

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   emittierten Sekundärelektronen von einer Beschleunigungselektrode (4) abgeleitet wird, die die Form eines Hohlzylinders besitzt und in Richtung von der Elektronenkanone (1) vor der Zeichenplatte (5) vorgesehen ist.

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