DE2611362C2 - Verfahren zum Betrieb einer Fernsehaufnahmeröhre - Google Patents

Description

gekennzeichnetdurch folgende Merkmale:

e) bei einer Hinlaufperiode des Elektronenstrahls (9) legt die Spannungsquelle (31,38) ein so niedriges positives Potential an die Signalelektrode (11), daß das Oberflächenpotential der dem Elektronenstrahl (9) zugewandten Oberfläche der photoleitenden Bereiche (13) auch an den belichteten Stellen niedriger ist als das Potential der Signalelektrode (11), wodurch nur ein von der örtlichen Beleuchtung der photoleitenden Bereiche abhängiger Bruchteil des Elektronenstrahls (9) auf die phololeitenden Bereiche (13) auftrifft und der Rest des Elektronenstrahls (9) auf die zwischen den photoleitendcn Bereichen (13) liegenden Gebiete (14) der Signalelektrode (11) auftrifft, ohne die Oberfläche der photoleitenden Bereiche auf Kathodenpotential zu stabilisieren,

f) bei einer oder einer Mehrzahl von Rücklaufperioden legt die Spannungsquelle (31,38) ein höheres positives Potential an die Signalelektrode (11), so daß die photoleitenden Bereiche (13) durch den Elektronenstrahl (9) auf Kathodenpotential stabilisiert werden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Fernsehaufnahmeröhre entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs, wie es beispielsweise aus der GB-PS 9 42 406 bekannt ist. Bei diesem bekannten Verfahren erfolgt die Stabilisierung der photoleitenden Bereiche auf Kathodenpotential bereits in der Hin'aufperiode während der Auslesung des durch das aufzunehmende Bild erzeugten Potentialmusters.

Aus der DE-OS 20 31 823 ist es bekannt, eine zusätzliche Stabilisierung während der Rücklaufperiode vorzunehmen. Bei diesem Verfahren verursachen zu große Uchtinicnsitütcn des aufzunehmenden Objekts solche Stellen in dem Polcntialmusier auf der Auflreffplattc, clic während der Abtastung des Poicntiiilmusicrs in der linhuifperiode nur unvollständig stabilisiert werden können, weil der abtastende Elektronenstrahl nicht in der Lage ist, eine genügende Menge Elektronen zur Stabilisierung dieser Stellen zu erzeugen. Zur Vermeidung dieses Nachteils erfolgt bei dem bekannten Ver-

fahren eine zusätzliche HilfsStabilisierung während der Rücklaufperiode des Elektronenstrahls. Diese zusätzliche HilfsStabilisierung ist eine Stabilisierung auf erhöhtes Kathodenpotential, so daß die HilfsStabilisierung nur die von Licht zu großer Intensität getroffenen Stellen der Auftreffplatte beeinflußt.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, das Verfahren zum Betrieb einer Fernsehaufnahmeröhre nach dem Oberbegriff des Anspruchs so weiterzubilden, daß sich bei der Aufnahme lichtschwacher Objekte eine einstellbare Eigenverstärkung um beispielsweise den Faktor 10 erzielen läßt, ohne daß eine größere Trägheit in Kauf genommen werden muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentan-Spruchs gelöst.

Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer Fernsehaufnahmeröhre die photoleitenden Bereiche während der Hinlaufperiode vom abtastenden Elektronenstrahl nicht stabilisiert werden, kann in dieser Röhre eine Verstärkung der genannten Höhe erreicht werden. Die photoleitenden Bereiche erfüllen dabei analog einer Vakuum-Trioden-Verstärkerröhre die Funktion eines Steuergitters und die Signalelektrode die Funktion einer Anode.

Dabei braucht die Fernsehkamera und ihre Bedienung — im Gegensatz zu Lösungen mit einem besonderen Bildverstärker — nicht wesentlich abgeändert zu werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Fernsehaufnahmeröhre, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden kann, und

F i g. 2 bis 4 verschiedene bekannte Ausführungsformen der Auftreffplatte für eine Fernsehaufnahmeröhre nach Fig. 1.

F i g. 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Fernsehaufnahmeröhre 1 vom Vidikon-Typ. Diese Aufnahmeröhre enthält einen Röhrenkolben 2 mit einem Eintrittsfenster 3, ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 4 mit einer Kathode 5, ein oder mehrere Steuergitter 6 und eine Endanode 7. An oder nahe dem dem Elektronenstrahlerzeugungssystem abgewandten Ende der Anode 7 befindet sich eine Netzelektrode 8, mit der ein abtastender Elektronenstrahl 9 im Prinzip senkrecht auf eine Auftreffplatte 10 gerichtet wird. Mit Hilfe nicht dargestellter magnetischer Spulen, vorzugsweise um die Aufnahmeröhre angeordnet, oder elektrostatischer Elektroden, vorzugsweise in der Aufnahmeröhre montiert, wird dem Elektronenstrahl 9 eine abtastende Bewegung über die Auftreffplatte erteilt und der Elektronenstrahl 9 wird auf der Auftreffplatte 10 fokussiert. Die Auftreffplatte 10 enthält bei dieser Ausführungsform eine durchsichtige Signalelektrode 11, die beispielsweise aus einer, an der Innenseite des Eintrittsfensters 3 angeordnete Schicht aus elektrisch leitendem Zinnoxid besteht und über eine Durchführung 12 elektrisch aus dem Röhrenkolben 2 herausgeführt ist.

b5 Die in den Fig. 2 bis 5 dargestellten AuflrcffplaUcn gehören zum Stand der Technik (US-PS 3fa 49 866, GBPS 9 42 406, DE-OS 17 89 102. DF.-AS 11 02 805).
In der Ausführiingsform gemäß !■" i g. 2 ist an der lilek-

tronenstrahlerzeugungssystemseite auf der Signalelek- \rode 11 ein Linienmuster bestehend aus streifenförmigen plnotoleitenden Bereichen 13 mit zwischenliegenden unbedeckten Zwischenräumen 14 angebracht Die streifenförmigen Bereiche 13 aus photoleitendem Material bestehen z. B. aus Bleimonoxid und ynd z. B. 20 bis 50 um breit und 10 bis 30 μπι dick. Die Zwischenräume 14 haben eine Breite, die z. B. gleich, aber vorzugsweise kleiner als die Breite der streifenförmigen phctoleitenden Bereiche 13 ist- Die Breite der Zwischenräume 14 kann z. B. auf 10% der Breite der streifenförmigen photoleitenden Bereiche 13 beschränkt werden.

Ein regelmäßiges Muster photoleitender Bereiche kann auch in bekannter Weise durch diskrete PN-Obergangsgebiete z. B. in einer Siliziumscheibe gebildet sein, welche Scheibe dabei gleichfalls als Signalelektrode arbeitet.

F ι g. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die photoleitenden Bereiche in Form von Punkten 16 auf der Signalelektrode 17 angebracht sind. Die Punkte sind dabei vorzugsweise so groß, daß gerade kein gegenseitiger Kontakt auftritt und jeder Punkt 16 durch elektrisch leitendes Material der Signalelektrode 17 begrenzt wird.

F i g. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der auf einer durchgehenden photoleitenden Schicht 19, die direkt auf dem Eintrittsfenster 3 angebracht ist, eine Signalelektrode 20 mit einer netzförmigen Struktur angebracht ist, die beispielsweise durch zweimaliges Aufdampfen einer Silberschicht durch eine einfache Netr struktur gebildet ist. Das Aufdampfen muß dabei so ausgeführt werden, daß die Signalelektrode 20 eine ununterbrochene Struktur bildet, unter der sich von der Elektronenquelle aus gesehen, Gebiete 21 aus photoleitendem Material befinden. In einer nicht dargestellten Ausführungsform enthält die Auftreffplatte eine auf dem Eintrittsfenster angebrachte Signalelektrode mit einem Netz in geringem Abstand von der Elektrode, welches Netz vorzugsweise aus durchsichtigem leitendem Material besteht, auf dem das photoleitende Material angebracht ist.

F i g. 5 zeigt eine Ausführungsform für eine Auftreffplatic, bei der in einer Glasplatte 23 Gebiete ausgeätzt sind und auf dieser mit Löchern versehenen Glasplatte die ununterbrochene Signalelektrode 11 angebracht ist. Auf den nach dem Ätzen übrigbleibenden Erhöhungen ist. i. B. durch Aufdampfen, photoleitendes Material angebracht. Die Glasplatte 23 wird dabei vorzugsweise durch das Eintrittsfenster der Aufnahmeröhre gebildet. Insbesondere eignet sich dazu in Dekannter Weise eine optische Faserplatte, bei der das Mantelglas jeder der Fasern an einer Seite der Platte teilweise abgeätzt ist. Das photoleitende Material befindet sich dabei gerade an jedem der Kernenden, was für eine gute Lichtübe··- tragung durch das Eintrittsfenster vorteilhaft ist.

Die Durchführung 12 der Signalelektrode 11 ist mit einem Signalwiderstand 30, einer Spannungsquelle 31 und über eine Kapazität 32 mit einem Bildsignal- oder Videoverstärker 33 verbunden. Ein Anschluß 34 für die Kathode 5 der Elektronenquelle 4 kann mittels eines Schaltkreises 35 mit schematisch angegebenen Kontakten 36 und 37 nach Bedarf mit oder ohne Einschaltung einer zusätzlichen Spannungsquelle 38 mit der Signalclektrode 11 verbunden werden. Im Betrieb wird die Auftreffplatte_> auf die ein Bild projiziert wird, vom Elektronenstrahl 9 abgetastet. Bei einem bestimmten Potential für die Signalelektrode 11 stellt sich das Potential an der Oberfläche der photoleitenden Bereiche, das an der Elektronenstrahlerzeugungssystemseite der Auftreffplatte liegt, auf ein Potential ein, das eine Funktion der örtlichen Beleuchtung ist. Abhängig von der Stärke der Beleuchtung fängt daher die Auftreffplatte pro BiIdpunkt einen kleineren oder größeren Teil des Strahlstromes ein. Da das Oberflächenpotentüil der photolcitenden Schicht auch in dem beleuchteten Bildpunkt niedriger als das Potential der Signalplatte ist, fängt der photoleitende Bereich diesen Strom nicht ein, sondern

ίο er wird von den angrenzenden unbedeckten Teilen der Signalplatte angezogen. Der Schaltkreis 35 verbindet beim Hinlauf der Abtastung die Kathode direkt mit der Spannungsquelle 31, wodurch das Oberflächenpotential des photoleitenden Bereiches einen solchen Wert annimmt daß das Potential davon nicht stabilisiert wird. Es kann dadurch ein größerer Teil des abtastenden Strahles als bei einer geschlossenen Schicht aus photoleitendem Material angenommen werden. Denn dabei tritt gleich eine stabilisierende Wirkung und dadurch ein Rückgang des anzunehmenden Stromes auf.

Bei einer so betriebenen Fernsehaufnahmeröhre ist der Signalstrom dem Strahlstrom proportional, was in einer bekannten Fernsehaufnahmeröhre durch die stabilisierende Wirkung nicht erreichbar ist. Hierdurch ist die Eigenverstärkung mit dem Strahlstrom einfach einstellbar. Die e^rreichte Verstärkung ist durch das Verhältnis des tatsächlich angenommenen Stromes und des Stromes gegeben, der bei einer sich stabilisierenden, geschlossenen photoleitenden Schicht angenommen werden könnte. Aus Berechnungen geht hervor, daß bei Verwendung von Bleimonoxid eine Verstärkung um einen Faktor 5 bis 10 erreichbar ist.

Das durch die momentane Bildinformation erzeugte Potentialmuster, das jetzt beim Lesen (Hinlauf) nicht stabilisiert wird, wird vom Elektronenstrahl im Horizontalrücklauf stabilisiert. Indem der Elektronenstrahl während der Rücklaufbewegung nicht unterdrückt wird, wie es normalerweise der Fall ist, und die Kathode über die Schaltung 35 durch Einschalten der Spannungsquelle 38 auf eine zusätzliche negative Spannung eingestellt wird, stabilisiert sich das Potentialmuster auf der betreffenden Leitung. Das Potential der der Elektronenquelle 4 zugewandten Oberfläche des Photoleiters bleibt also stets negativ. Der Elektronenstrahl, braucht dabei, weil jetzt keine Bildinformation gewonnen wird, nicht fokussiert zu sein, aber der Brennfleck darf während des Rücklaufs die folgende abzutastende Zeile nicht beeinflussen. Um eine schnelle vollständige Stabilisierung zu verwirklichen, ist es vorteilhaft, die Elektronenquelle mit Mitteln zu versehen, die die Lieferung eines Elektronenstrahles mit einer verhältnismäßig hohen Stromstärke während des Horizontalrücklaufs ermöglichen. Eine Elektronenquelle gemäß der DE-OS 15 64 467 eignet sich dazu besonders. Die Entfokussierung des Elektronenstrahles während der Rücklaufbewegung kann dabei beispielsweise auf einer Brennfleckbreite entsprechend beispielsweise ungefähr 10 Zeilen beschränkt gehalten werden. Um zu vermeiden, daß der Brernfleck beim Horizontalrücklauf auch die folgende noch abzutastende Zeile stabilisieren würde, ist in einer bevorzugten Ausführungsform die Aufnahmeröhre mit elektronenoptischen Mitteln versehen, um den Elektronenstrahl während des Horizontalrücklaufs etwas in Bildrichtung anzuheben. Hierzu kann die Anordnung gemäß der DE-OS 20 31 823 mit umgekehrter Polarität der Kathodensteuerung benutzt werden. Es ist nicht notwendig, daß bei jedem Horizontalrücklauf stabilisiert wird, man kann z. B. mit jeder zweiten bis zehnten Rücklaufbewe-

gung auskommen.

Bei dem hier beschriebenen Verstärkungsmechanismus wird jeder im photoleitenden Material auftretender Strom mitverstärkt. Es ist also erwünscht, einen Photoleiter mit einem verhältnismäßig geringen Dunkelstrom, wie beispielsweise Bleimonoxid, zu verwenden und eine Beleuchtung der Auftreffplatte durch Fremdlicht möglichst zu vermeiden. Die Verwendung einer Kaltkathode oder einer gut abgeschirmten Glühkathode in der Elektronenquelle kann hier fördernd wirken. Eine Kaltkathode bietet dabei den Vorteil, daß ein daraus gewonnener Elektronenstrahl eine homogenere Geschwindigkeitsvorteilung aufweist.

Bei dem hier beschriebenen Verstärkungsmechanismus tritt weiter keine mit der Verstärkung ansteigende Trägheit auf. Dies ist aber der Fall bei Aufnahmeröhren, in denen für die Verstärkung eine auf ein positives Potential eingestelltes Netz vorgesehen ist und Stabilisierungs- und Lesevorgänge gemeinsam während der hinlaufenden Elektronenstrahlbewegung erfolgen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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35

40

45

50

55

60

65 R.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Betrieb einer Fernsehaufnahmeröhre mit folgendem Aufbau:

   a) es ist eine Elektronenstrahlquelle (4) mit einer Kathode (5) vorhanden, die einen Elektronenstrahl (9) erzeugt, der eine Auftreffplatte (10) abtastet,

   b) die Auftreffplatte (10) enthält eine elektrisch leitende Signalelektrode (11) und photoleitende Bereiche (13),

   c) die Signalelektrode (11) und die photoleitenden Bereiche (13) sind so angeordnet, daß der Elektronenstrahl (9) sowohl auf die voneinander getrennten photoleitenden Boreiche (13) als auch auf zwischen den einzelnen photoleitenden Bereichen (13) liegenden Gebiete (14) der Signalelektrode (11) treffen kann,

   d) die Signalelektrode (11) und die Kathode (5) sind durch eine Spannungsquelle (31,38) miteinander verbunden,