DE2332002A1

DE2332002A1 - Strahlungsempfaenger mit unterschiedlicher spektraler empfindlichkeit

Info

Publication number: DE2332002A1
Application number: DE19732332002
Authority: DE
Inventors: Albert Dipl Ing Lieb
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1973-06-23
Filing date: 1973-06-23
Publication date: 1975-01-23
Also published as: DE2332002C3; DE2332002B2

Description

LI CENTI A

Patent-Verwaltungs-GmbH

6O0O Frankfurt (Main) 70, Theodor-Stern-Kai 1

Ulm (Donau), 22. Juni 1973

PT-UL/Am/deu

UL 73/87

"Strahlungsempfänger mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit"

Die Erfindung befaßt sich mit einem Strahlungsempfänger, bei dem eine Vielzahl einzelner Flächenbereiche eine unterschiedliche spektrale Empfindlichkeit aufweist. Derartige Strahlungsempfänger werden z. B. bei Bildverstärker- oder Bildwandlervorrichtungen, wie z. B. Bildwandlerröhren oder Bildverstärkerröhren verwendet, bei denen einzelne Spaktralbereiche der zu verstärkenden oder zu wandelnden Strahlung mit unterschiedlicher Farbe dargestellt werden.

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Es ist bekannt, diese Art von Strahlungsempfänger dadurch zu realisieren, daß vor dem Empfänger eine Filterschicht angebracht wird, die eine Vielzahl einzelner Flächenbereiche aufweist, deren spektrale Durchlässigkeit unterschiedlich ist.

Im allgemeinen ist es erforderlich, den Strahlungsempfänger auf einer Faseroptikscheibe anzuordnen. Die Filterschicht wird dann am zweckmäßigsten auf einer Stirnfläche der Faseroptikscheibe angebracht. Auf der anderen Stirnfläche befindet sich der Strahlungsempfänger.

Die Herstellung einer solchen Filterschicht erfordert vor allem, wenn zur Erzielung einer hohen Bildauflösung die Flächenbereiche unterschiedlicher spektraler Durchlässigkeit sehr klein gemacht werden müssen, einen großen Herstellungsaufwand. Außerdem lassen sich die Randzonen der einzelnen Filterbereiche nicht oder nur schwerlich so ausführen, daß der Übergang von einem Bereich zum anderen ohne Überlappung oder Filterfehlstellen erfolgt. Es ergeben sich damit Bildstörungen bzw. Fehlinformationen des Bildes. Darüberhinaus ist es in vielen Fällen erforderlich, um eine ausreichende Filterwirkung zu erzielen, eine verhältnismäßig dicke Filterschicht anzuwenden. Damit wird aber das Auflösungsvermögen der Vorrichtung beeinträchtigt.

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Um nun einen Strahlungsempfänger mit einer Vielzahl von Flächenbereichen unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit mit geringem Herstellungsaufwand, großem Auflösungsvermögen herzustellen und um Bildstörungen und Fehlinformationen weitgehend zu vermeiden, schlägt die Erfindung vor, daß ein strahlungsempfindliches Element oder Elemente auf die Stirnfläche einer Faseroptikscheibe aufgebracht wird und diese Faseroptikscheibe strahlungsleitende Elemente aufweist, deren spektrale Durchlässigkeit unterschiedlich ist.

Die strahlungsleitenden Elemente sind bevorzugt die einzelnen Fasern der Faseroptikscheibe oder Faserbündel, die aus Fasern derselben spektralen Durchlässigkeit bestehen. Die unterschiedliche spektrale Durchlässigkeit der lichtleitenden Elemente dieser Faseroptikscheibe wird zweckmäßig z. B. dadurch erzielt, daß das strahlungsleitende Material der Fasern oder Faserbündel dieser Elemente eine unterschiedliche spektrale Durchlässigkeit aufweist. Vorzugsweise besteht das strahlungsleitende Material der lichtleitenden Elemente aus einem Stoff, z. B, einem Glas unterschiedlicher Zusammensetzung oder aus Gläsern, denen unterschiedliche Stoffe, z. B. Farbpigmente beigegeben werden. Die Erfindung sieht insbesondere auch Strahlungsempfänger vor, die in Spektralgebieten außerhalb des sichtbaren Gebietes empfindlich sind. Dementsprechend ist die Durchlässigkeit der erfin-

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dungsgemäßen strahlungsleitenden Elemente diesem Spektralgebiet angepaßt, d. h, die strahlungsleitenden Elemente besitzen in Bereichen dieses Spektralgebietes eine unterschiedliche spektrale Durchlässigkeit. Es lassen sich damit bei Anwendung in Bildwandlerröhren oder Bildwandlervorrichtungen einzelner Bereiche dieser unsichtbaren Spektralgebiete mit unterschiedlicher Farbe darstellen, z. B. infrarote Strahlung in einer anderen Farbe als ultraviolette Strahlung.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel de erfindungsgemäßen Strahlungsempfängers ist in der Figur 1 im Längsschnitt und inlder Figur 2 im Querschnitt schematisch dargestellt. Die Figur zeigt ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Querschnitt.

und Figur 2
In dem in-der Figur 1/dargestellten Ausführungsbeispiel ist das strahlungsempfindliche Element mit 1 bezeichnet. Dieses strahlungsempfindliche Element ist z. B. eine Photokathode, ein elektrischer Widerstand, dessen Widerstandswert sich beim Einfall einer Strahlung ändert oder Dioden, aus denen sich bei Beaufschlagung mit einer Strahlung ein elektrisches Signal erzeugen läßt, das dem Bildinhalt entspricht.

Die spektrale Empfindlichkeit des strahlungsempfindlichen Elementes

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erstreckt sich über das gesamte von dem Strahlungsempfänger zu erfassende Spektralgebiet. Das strahlungsempfindliche Element befindet sich auf der Stirnfläche einer Faseroptikscheibe 2.

Auf der anderen Stirnfläche fällt die vom Empfänger auszuwertende Strahlung ein. Die Hauptri^/:htung dieser einfallenden Strahlung ist durch den mit h bezeichnenden Pfeil gekennzeichnet. Erfindungsgemäß ist die spektrale Durchlässigkeit der strahlungsleitenden Elemente dieser Faseroptikscheibe in Bereichen des zu erfassenden Spektralgebietes unterschiedlich. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei unterschiedliche spektrale Durchlaßbereiche dieser lichtleitenden Elemente vorgesehen. Die diesen Durchlaßbereichen zugeordneten lichtleitenden Elemente sind mit 3a* 3b und 3c bezeichnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind, wie besonders aus der Figur 2 ersichtlich ist, die lichtleitenden Elemente mit unterschiedlicher spektraler Durchlässigkeit entlang der Stirnfläche in periodischer Folge angeordnet. Diese Ausführungsart wird im allgemeinen bevorzugt;sie ist aber nicht bei allen Anwendungen notwendig.

Um den Herstellungsaufwand in diesem Fall gering zu machen,

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können die lichtleitenden Elemente auch beliebig, z. B. statistisch verteilt sein. Die lichtleitenden Elemente können z. B. so ausgeführt sein, daß die Elemente 3a. im wesentlichen nur Strahlung des sichtbaren roten Spektralbereiches, die Elemente 3b im wesentlichen nur Strahlung des sichtbaren. grünen Spektralbereiches und die Elemente 3c im wesentlichen nur Strahlung des sichtbaren blauen Spektralbereiches durchlassen. Die lichtleitenden Elemente, z. B. die Fasern 3 der Faseroptikscheibe 2 bestehen z. B. aus Boro-Silikatkrongewöhnlichem Krön- oder Bariumkronglas. Die unterschiedliche spektrale Durchlässigkeit dieser Elemente wird z. B. dadurch erzielt, daß sich in den lichtleitenden Elementen 3» kollodiales Gold oder Selen befindet, den Elementen 3b Kupferoxyd oder Chromoxyd beigegeben wird und die Elemente Jc Kobaltoxyd enthalten. Das strahlungsempfindliche Element ist dann z. B. eine Photokathode, ein Photowiderstand oder Photodiode, die im gesamten sichtbaren Spektralgebiet empfindlich ist. Beispielsweise ist das Element eine Photokathode vom Typ Multialkali, ein Photowiderstand aus Antimon-Trisulfid oder eine Vielzahl von Silizium-Dioden.

Die Erfindung sieht vor, diesen Strahlungsempfänger in einer Bildverstärkerröhre für die Verstärkung eines Farbbildes zu verwenden. In diesem Falle besteht das strahlungsempfindliche Element aus einer im sichtbaren Spektralgebiet empfindlichen

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Fotokathode und die lichtleitenden Elemente 3a, Jb und 3c des Strahlungsempfängersisind jeweils Leuchtschirmteilen der Röhre zugeordnet, die jeweils mit roten, grünen und blauen Spektralbereich emittieren. Die Erfindung sieht außerdem vor, den beschriebenen^ Strahlungsempfänger bei einer Trinicon-Farbbildaufnahmeröhre anzuwenden. In diesem FaIi besteht das strahlungsempfindliche Element aus einer Fotowiderstandsschicht, wie z. B. Antimon-Trisulfid, Bleisulfid, Cadmium-Sulfid oder einem Fotodiodenmosaik, wie z. B. einer Vielzahl auf ..einer Fläche angeordneten Dioden. Das strahlungsempfindliche Element wird von einem Elektronenstrahl, z. B. dem einer Vidikon-Röhre in bekannter Weise abgetastet und damit ein Videosignal erzeugt, aus dem die Farbinformation der auftreffenden Strahlung gewonnen werden kann.

Bei Verwendung von strahlungsempfindlichen Elementen, die in anderen oder weiteren Spektralgebieten des elektromagnetischen Strahlungsspektrums empfindlich sind und lichtleitende Elemente, die in Bereichen dieser Strahlgebiete durchlässig sind, läßt sich der erfindungsgemäße Strahlungsempfänger vorteilhaft für die farbliche Bilddarstellung dieser spektralen Bereiche einsetzen. Beispielsweise können die lichtleitenden Elemente 3a im wesentlichen nur für UV-Strahlung, die Elemente 3b im wesentlichen nur für sichtbare Strahlung und die Elemente 3c im wesent-

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lichen nur für infrarote Strahlung durchlässig sein. Das strahlungsempfindliche Element kann bei dieser Ausführungsart eine Fotokathode vom Typ Silberoxyd/Cäsium oder Gallium-Indium-Arsenid/Cäsiumoxyd sein.

Die -weitere Figur 3 zeigt im Querschnitt durch die Faseroptikscheibe eine andere Ausführungsart und Anordnung der strahlungsleitenden Elemente. Diese Faseroptikscheibe besteht aus einer Vielzahl von. strahlungsleitenden Fasern 3'a und 3't>. Diese strahlungsleitenden Fasern weisen eine unterschiedliche spektrale Durchlässigkeit auf. Jeweils 25 Fasern 3'a niit gleicher spektraler Durchlässigkeit sind zu einzelnen Bündeln 3& zusammengefaßt. In gleicher Weise bilden je 25 Fasern 3 '*> einzelne Bündel Jh. Diese Faserbündel 3a und Jb sind die erfindungsgemäß strahlungsleitenden Elemente mit unterschiedlicher spektraler Durchlässigkeit. Erfindungsgemäß wird die Zahl der Fasern, die ein strahlungsleitendes Element bildet, dem erforderlichen Auflösungsvermögen des Strahlungsempfängers angepaßt. Bei geringen Anforderungen an die Auflösung kann die Zahl der Fasern groß sein. Es ergibt sich der Vorteil eines geringeren Herstellungsaufwandes. Ein besonders geringer Herstellungsaufwand ergibt sich dann, wenn die strahlungsleitenden Elemente die sogenannten multiplen Faserbereiche der Faseroptikscheibe sind. Diese multiplen Fasern ergeben sich bei der Herstellung der Faseroptikscheibe. Damit wird ein zusätzlicher Fertigungsschritt eingespart.

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Claims

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Patentansprüche

l.J Elektrischer Strahlungsempfänger mit einer Faseroptikscheibe, auf deren dem Strahlungseinfall abgewandten Stirnfläche strahlungsempfindliches Material oder Elemente angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Faseroptikscheibe flächenmäßig verteilt strahlungsleitende Elemente unterschiedlicher spektraler Durchlässigkeit aufweist.
2. Strahlungsempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsleitenden.Elemente die einzelnen Fasern der Faseroptikscheibe sind.
3. Strahlungsempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsleitenden Elemente Faserbündel sind, die aus Fasern derselben spektralen Durchlässigkeit bestehen.
4. Strahlungsempfänger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserbündel die multiplen Faserbereiche der Faseroptikscheibe sind.

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5« Strahlungsempfänger nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsleitenden Elemente mit unterschiedlicher spektraler Durchlässigkeit entlang der Flächenausdehnung des Strahlungsempfängers periodisch angeordnet sind.
6. Strahlungsempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsleitenden Elemente in der Faseroptikscheibe statistisch verteilt angeordnet sind.
7. Strahlungsempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das strahlungsleitende Material der Elemente eine unterschiedliche spektrale Durchlässigkeit aufweist.
8. Strahlungsempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß den strahlungsleitenden Elementen Materialien beigegeben werden, welche eine unterschiedliche spektrale Durchlässigkeit ergeben.
9. Strahlungsempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das strahlungsempfindliche Element eine Fotokathode ist.

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10. Strahlungsempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das strahlungsempfindliche Element ein Widerstand ist, dessen Widerstandswert sich beim Einfallen einer Strahlung ändert.
11. Strahlungsempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das strahlungsempfindliche Element eine Diode oder eine Vielzahl von Dioden ist.
12. Strahlungsempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß er in einer Bildverstärkerröhre zur Darstellung einzelner Bereiche eines Spektralgebietes mit unterschiedlicher Farbe verwendet wird.
13« Strahlungsempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Erzeugung eines Videosignals dient, aus dem sich elektrische Signalwerte gewinnen lassen, die der Strahlungsintensität einzelner Spektralbereiche eines Bildes entsprechen.
l4. Strahlungsempfänger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß er in einer ein Farbbild verstärkenden Verstärkerröhre angeordnet ist.
15. Strahlungsempfänger nach Anspruch 13t dadurch gekennzeichnet, daß er zur Erzeugung eines Videosignals in einer Trinicon-Bildaufnahmeröhre dient, aus dem sich Signalwerte gewinnen lassen, die der Färbinformation eines Bildes entsprechen.

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