DE2332002C3 - Strahlungsempfänger mit einer Faseroptikscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem elektrischen Strahlungsempfänger mit einer Faseroptikscheibe, auf deren dem Strahlungseinfall abgewandten Stirnfläche strahlungsempfindliches Material oder Elemente an- b5 geordnet sind.

Es ist aus der DE-OS 20 44 111 bekannt, vor einem Strahlungsempfänger eine Filterschicht anzubringen, die eine Vielzahl einzelner Flächenbereiche aufweist, deren spektrale Durchlässigkeit unterschiedlich ist.

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. Darüber hinaus 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.

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 Anwendung von Faseroptikscheiben für eine Farbfernsehbildwiedergabe ist aus der DE-OS 15 12 126 bekannt.

Dabei wird kein Strahlungsempfänger verwendet, sonder.: mit Hilfe von drei Farbbildröhren ein farbiges Bild wiedergegeben. Die Wiedergabe erfolgt durch Faseroptikscheiben mit Fasern derselben spektralen Durchlässigkeil. Dabei wird vor jedem Bildschirm der drei Farbröhren je ein Eintritts-Faserblock vorgesehen. Die daraus austretenden Fasern sind an ihren verdii-kten Enden zu einem gemeinsamen Austritts-Faserblock derartig ineinandergefügt, daß jeweils die dem gleichen Bildpunkt zugeordneten drei Farbfasern der Eintritts-Faserblöcke dreieckartig aneinanderliegen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Strahlungsempfänger mit einer Vielzahl von llächeiibereichen unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit anzugeben, der mit geringem Aufwand herstellbar ist und ein großes Auflösungsvermögen bei geringen Bildstörungen und Fehlinformationen aufweist.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Faseroptikscheibe flächenmäßig verteilt strahlungsleitende Fasern bzw. Faserbündel unterschiedlicher spektraler Durchlässigkeit aufweist.

Die strahlungsleitenden Elemente sind somit die einzelnen Fasern der Faseroptikscheibe oder Faserbündel, die aus Fasern derselben spektralen Durchlässigkeit bestehen. Die unterschiedliche spektrale Durchlässigkeit der Fasern oder Faserbündel dieser Faseroptikscheibe wird zweckmäßig, z. B. dadurch erzielt, daß das strahltingsleitende Material der Fasern oder Faserbündel eine unterschiedliche spektrale Durchlässigkeit aufweist. Vorzugsweise besteht das strahlungsleitende Material der Fasern oder Faserbündel 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 erfindungsgemäßen Fasern oder Faserbündel diesem Spektralgebiet angepaßt, d. h. sie besitzen in Bereichen dieses Spektralgebietes eine unterschiedliche

spektrale Durchlässigkeit Es lassen sich damit bei Anwendung in Bildwandlerröhren oder Bildwandlervorrichtungen einzelner Bereiche dieser unsichtbaren Spekfralgebiete mit unterschiedlicher Farbe darstellen, z. B. infrarote Strahlung in einer anderen Farbe als ultraviolette Strahlung.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Strahlungsempfängers ist in der

F i g. 1 im Längsschnitt und in der

F i g. 2 im Querschnitt schematisch dargestellt. Oie to

F i g. _; zeigt ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Querschnitt.

In dem in der F i g. 1 und F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das strahlungsempfindliche Element mit 1 bezeichnet. Dieses strahlungsempfindliehe Element ist z. B. eine Fotokathode, 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 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 Hauptrichtung dieser einfallenden Strahlung ist durch den mit 4 bezeichnenden Pfeil gekennzeichnet. Erfindungsgemäß ist die spektrale Durchlässigkeit der Fasern dieser Faseroptik- so scheibe in Bereichen des zu erfassenden Spektraigebietes unterschiedlich. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei unterschiedliche spektrale Durchlaßbereiche dieser Fasern vorgesehen. Die diesen beiden Durchlaßbereichen zugeordneten Fasern sind mit 3a, 3b und 3cbezeichnet Im vorliegenden Ausiührungsbeispiel sind, wie besonders aus der F i g. 2 ersichtlich ist, die Fasern 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, können die Fasern auch beliebig, z. B. statistisch verteilt sein. Die Fasern 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 Fasern 3 der Faseroptikscheibe 2 bestehen z. B. aus Boro-Silikatkron, gewöhnlichem Krön oder Bariumkronglas. Die unterschiedliche spektrale Durchlässigkeit dieser Elemente wird z. B. dadurch erzielt, daß sich in den lichtleitenden Elementen 3a kollodiales Gold oder Selen befindet, den Elementen ib Kupferoxyd oder Chromoxyd beigegeben wird und die Elemente 3c 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 Photokathode und die Fasern 3a, 3b und 3c des Strahlungsempfängers sind 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 Falle besteht das strahlungsempfindliche Element aus einer Photowiderstandsschicht, wie z. B. Antimon-Trisulfid, Bleisulfid, C»dmium-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 Fasern, die in Bereichen dieser Strahlgebiete durchlässig sind, läßt sich der erfir.dungsgemäße Strahlungsempfänger vorteilhaft für die farbliche Bilddarstellung dieser spektralen Bereiche einsetzen. Beispielsweise können die Fasern 3a im wesentlichen nur für UV-Strahlung, die Fasern 3b im wesentlichen nur für sichtbare Strahlung und die Fasern 3c im wesentlichen nur für infrarote Strahlung durchlässig sein. Das strahlungsempfindliche Element kann bei dieser Ausführungsart eine Photokathode vom Typ Silberoxyd/Cäsium oder Gallium-Indium-Arsenid/ Cäsiumoxyd sein.

Die weitere Fig. 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'b. Diese strahlungsleitenden Fasern weisen eine unterschiedliche spektrale Durchlässigkeit auf. Jeweils 25 Fasern 3'a mit gleicher spektraler Durchlässigkeit sind zu einzelnen Bündeln 3a zusammengefaßt. In gleicher Weise bilden je 25 Fasern 3'b einzelne Bündel 3b. Erfindungsgemäß wird die Zahl der Fasern, die ein strahlungsleitendes Element bildet, dem erforderlichen Auflösungsvermögen des Strahlungsempfängers angepaßt. Bei geringen Anordnungen 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Strahlungsempfänger mit einer Faseroptikscheibe, auf deren dem Strahlungseinfall abgewandten Stirnfläche strahlungsempfindliches Material oder Elemente angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Faseroptik scheibe flächenmäßig verteilt strahlungsleitende Fasern bzw. Faserbündel unterschiedlicher spektraler Durchlässigkeit aufweist.

2. Strahlungsempfänger nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsleitenden Fasern bzw. Faserbündel mit unterschiedlicher spektraler Durchlässigkeit entlang der Flächenausdehnung des Strahlungsempfängers periodisch angeordnet sind.

3. Strahlungsempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsleitenden Fasern bzw. Faserbündel in der Faseroptikscheibe statistisch verteilt angeordnet sind.

4. Strahlungsempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den strahlungsleitenden Fasern bzw. Faserbündeln Materialien beigegeben werden, welche eine unterschiedliche spektrale Durchlässigkeit ergeben.

5. Strahlungsempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das strahiungsempfindliche Element eine Fotokathode ist.

6. Strahlungsempfänger nach einem der Ansprü- )o ehe 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das strahlungsempfindliche Element ein Widerstand ist, dessen Widerstandswert sich beim Einfallen einer Strahlung ändert.

7. Strahlungsempfänger nach einem der Ansprü- r> ehe 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das strahlungsempf'ivJliche Element eine Diode oder eine Vielzahl von Dioden ist.

8. Strahlungsempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß er in einer to Bildverstärkerröhre zur Darstellung einzelner Bereiche eines Spektralgebietes mit unterschiedlicher Farbe verwendet wird.

9. Strahlungsempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Erzeugung eines Videosignals dient, aus dem sich elektrische Signalwerte gewinnen lassen, die der Strahlungsintensität einzelner Spektralbereiche eines Bildes entsprechen.

10. Strahlungsempfänger nach Anspruchs, da- ■>(> durch gekennzeichnet, daß er in einer ein Farbbild verstärkenden Verstärkerröhre angeordnet ist.

11. Strahlungsempfänger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Erzeugung eines Videosignals in einer Trinicon-Bildaufnahmeröhre dient, aus dem sich Signalwerte gewinnen lassen, die der Farbinformation eines Bildes entsprechen.