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Fernsehbildzusammensetzer für Projektionsbilder Es ist bereits ein
Bildzus.ammensetzer für Projektionsbilder bekanntgeworden, .bei .dem eine Steigerung
der Bildhelligkeit dadurch bewirkt wird, - daß jedem Bildpunkt ein an einen rotierenden
Umschalter angeschlossenes Element einer Vielzellentafel zugeordnet ist und die
einzelnen Elemente während der ganzen Dauer eines Bildaufbaues die den Bildpunkten
entsprechende Leuchtdichte abstrählen. Es sind weiter bereits Bildzusämmensetzer
für Projektionsbilder bekannt, bei denen der Zeilenaufbau durch mehrere nebeneinander
angeordnete Lichtsteuereinrichtungen, z. B. Kerr- oder Kristallzellen, bewirkt wird,
die durch einen helligkeitsgesteuerten Elektronenstrahl geschaltet und gesteuert
werden. Um die Helligkeit der einzelnen Bildpunkte zu erhöhen, ladet gemäß der Erfindung
der Elektronenstrahl in an sich bekannter Weise eine Reihe kleiner Kondensatoren
entsprechend den übertragenen Helligkeitswerten der einzelnen Bildpunkte verschieden
stark auf. Jeder- der Kondensatoren liegt in einem Gitterkreis einer Verstärkerröhre,
der so bemessen ist, daß bereits eine geringe Aufladung,des Kondensators genügt,
um entweder den. Sättigungstrom ,der Röhre aufrechtzuerhalten oder die Röhre praktisch
zu sperren, derart, daß während der allmählichen Entladung der Kondensatoren der
Sättigungszustand der Röhren während einer der Helligkeit der entsprechenden Bildpunkte
proportionalen Zeit aufrechterhalten bleibt. Die so ausgebildete Anlage eignet sich
besonders zur Großbildprojektion, für die die Steigerung der Gesamtbildhelligkeit
beson-_ ders wichtig ist.
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In den Fig. r bis ¢ sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt,. die im folgenden näher beschrieben werden soll. Fig. i 'zeigt schematisch
das Grundprinzip der Erfindung. In einer Elektronenstrahlröhre a ist in bekannter
Weise eine Kathode b, ein Steuergitter c, eine Anode d
und ein Paar
Ablenkelektroden e angeordnet. Außerdem ist eine (nicht dargestellte) Elektronenoptik
vorhanden, die- den von der Kathode b ausgehenden Elektronenstrahl auf je einen
der Kontakte f konzentriert. Die Anzahl der Kontakte ist gleich der Zahl der Bildpunkte
je Zeile. jeder Kontakt besitzt eine Durchführung durch die Glaswand der
Röhre.
Die Kontakte mit ihren Durchführungen können zweckmäßig .auf
;einem gemeinsamen Quetschfuß angeordnet sein, die Röhre selbst kann-eine flache
Form aufweisen, wobei-,sie, .dann wenig Raum einnimmt. Jeder Kontakt f ist mit einer
Belegung eines kleinen Kondensators g von wenigen Zentimetern Kapazität verbunden;
der im Gitterkreis einer Verstärkerröhre i liegt. Die gemeinsame Gegenelektrode
der Kondensatoren g sowie die Kathoden der Verstärkerröhren i liegen auf gemeinsamem
Potential, und zwar zweckmäßig auf dem der Anode d; welches gleichzeitig Erdpotential
sein kann. Parallel zu jedem Kondensator g liegt ein Widerstand h, parallel zur
Röhre i liegt die Lichtsteuerzelle k, die als Kerr- oder Kristallzelle oder in anderer
geeigneter Form ausgebildet sein kann. In Reihe mit dieser Parallelschaltung von
Röhre und Lichtsteuerzelle liegt vor der Batterie t ein Widerstand an. Eine
weitere Batterie s gibt der Kathode b der Kathodenstrahlröhre a eine stark negative
Spannung gegenüber der Anode d. An den Ablenkelektroden e liegt in bekannter Weise
die Spannung eines Kippgerätes, welche den Elektronenstrahl bei jeder Zeile des
Fernsehbildes über alle Kontakte f führt. Am Gitter c liegt die von einem Verstärker
gelieferte Bildwechselspannung, welche die Stärke des Elektronenstrahls entsprechend
den Helligkeitswerten der einzelnen Bildpunkte bestimmt.
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An Hand der Schaubilder in Fig. 2 soll die Wirkungsweise dieser Anordnung
genauerer= klärt werden. Die Abszisse für alle Schaubilder ist die Zeit,. und zwar
ist als Zeiteinheit diejenige Zeit, die für einen Bildpunkt zur -Verfügung steht,
angenommen. In jedem Schaubild sind zwei Linienzüge gezeichnet, von .denen einer
ausgezogen, der andere strichpunktiert ist. Die ausgezogenen Linien gelten für einen
sehr hellen Bildpunkt, der .der erste einer Zeile sein soll; die strichpunktierten
Linien für einen Bildpunkt geringerer Helligkeit, der als 2o. der Zeile angenommen
ist. Uh ist die Spannung am Widerstand h im Gitterkreis der Röhre i bzw.
gleichzeitig die Spannung am Kondensator g und am zugeordneten Kontakt
f. 1a ist der Anodenstrom der entsprechenden Verstärkerröhre i, Uk die an
der Kerrzelle bzw. an der Anode der parallel liegenden Verstärkerröhre vorhandene
Spannung und Hk die Helligkeit des durch die Kerrzelle k gesteuerten Lichtpunktes.
Während der Abtastung des sehr hellen Bildpunktes l werden durch den Elektronenstrahl
in der Röhre a sehr viele Elektronen auf das Segment f1 geführt und bewirken so
eine starke Aufladung des zugehörigen Kondensators gi und eine stark negative Spannung
am Gitter der entsprechenden Verstärkerröhre i1. Der ausgezogenen Schaulinie entsprechend
steigt die Spannung @U@Z im Verlauf der Abtastung des Bild-@ünktes Z auf i2o Volt:
Gleichzeitig sinkt der Anodenstrom I" der Röhre i1 bis auf o. Erst am Anfang der
nächsten Bildzeile, also nach 2io Bildpunkten, trifft der Elektronenstrahl wieder
.auf den gleichen Kontakt f1. Die .dazwischenliegende Zeit steht für eine langsame
Entladung des Kondensators g1 bei hellsten Bildpunkten zur Verfügung. Der Ableitwiderstand
h, der auch ein spannungsabhängiges Element zur Linearisierung oder allgemeiner
zur Änderung der an sich exponentiell verlaufenden Entladungscharakteristik enthalten
kann, ist so bemessen, daß bei hellsten Bildpunkten die Entladezeit gerade Zoo Bildpunkte
beträgt. Der auf o gesunkene Anodenstrom I" der Röhre I1 setzt erst wie=der ein,
wenn die Spannung Uh am Gitter auf etwa 15 Volt gesunken ist, und steigt dann im
Verlauf der weiteren Entladung auf .den Ruhewert an. Parallel zur Röhre i1 liegt
die Lichtsteuereinrichtung k1, in Reihe mit dem inneren Widerstand der Röhre i1
liegt vor der Batterie t der Widerstand m1. Fließt durch die Röhre i ein Anodenruhestrom
Ia, so tritt ani Widerstand m ein Spannungsabfall auf, die Spannung Uk an der Lichtsteuerzelle
k
und an der Anode der Röhre i erhält einen Wert, bei dem die Liehtsteuerzelle
praktisch kein Licht hindurchläßt, also die Helligkeit o ergibt. Sinkt nun der Anodenstrom
IQ, so steigt die Spannung Uh am Lichtrelais; und dieses bewirkt eine Aufhellung
es Lichtpunktes. Die Änderung der Spannung L7k wird so gewählt, daß bei Absinken
des Anodenstromes I" :auf o die Spannung Uk gera,de auf den Wert ansteigt, der die
maximale Lichtdurchlässigkeit des Lichtrelais, also auch die .maximale Helligkeit
des entsprechenden Bildpunktes ergibt. Durch diese Bemessung wird erreicht, daß
bei denhellstenBildpunkten etwa während,der Dauer von Zoo Bildpunkten die maximale
Helligkeit des entsprechenden Bildpunktes auf dem Bildschirm aufrechterhalten wird,
während bei den bisher im allgemeinen gebräuchlichen Anordnungen ohne Speichereinrichtung
diese Helligkeit nur währen=d ,der Dauer eines einzigen Bildpunktes wirken könnte.
Da das menschliche Auge die Lichtmenge und nicht die Augenblickshelligkeit registriert,
erscheint der Bildpunkt etwa Zoomal so hell wie bei Verwendung von Anordnungen ohne
Speichereinrichtung. In Fig. 2 sind weiterhin noch strichpunktierte Schaulinien
gezeichnet für den Bildpunkt 2o, der eine geringere Helligkeit aufweist: Der entsprechende
Kondensator g,0 wird durch den schwächeren Elektronenstrahl nur bis auf etwa 40
Voltaufgeladen, dementsprechend ist
auch die Sperrzeit der zugehörigen
Röhre i,0 kürzer, ebenso wird die Spannung Uk nur während kürzerer Zeit erhöht.
Daher wird auch das Lichtsteuergerät nur während kürzerer Zeitdauer lichtdurchlässig.
Das Verhältnis der Helligkeit der beiden Bildpunkte ergibt sich aus dem Verhältnis
der Flächen a, b, c, d zu e, f, g, h, die Leuchtdichte der Bildpunkte ist
während der Leuchtdauer im Gegensatz zu' den bekannten Systemen nicht verschieden.
Der Eindruck verschiedener Helligkeit wird also iiri Auge .des Betrachters nicht
durch verschiedene Leuchtdichte der Punkte während gleicher. Zeit, sondern durch
gleiche Leuchtdichte während verschiedener Zeit erzielt. Mit Hilfe dieser Anordnung
ist es möglich, die Unterschiede in der Helligkeit, die bei Anordnungen mit geringer
"Allgemeinhelligkeit gering sein mußten, zu vergrößern und dadurch ein brillanteres,
kontrastreicheres Bild zu .erzielen. Weiterhin ' wird wegen der größeren Leuchtdauer
die Flimmerfreiheit des Bildes größer. Ein anderer Vorteil der Anordnung besteht
.darin, daß man sein Hauptaugenmerk nicht auf absolute Trägheitsfreiheit der einzelnen
Teile der Anlage richten maß. Man hat damit die Möglichkeit, einzelne Teile günstiger
zu dimensionieren oder auch z. B. für das Lichtsteuergerät andere Stoffe zu verwenden,
die zwar nicht ganz trägheitsfrei, dafür aber viel empfindlicher sind als die bisher
bekannten, und man kann so mit kleineren Spannungen auskommen, wodurch der erhöhte
Aufwand an Schaltmitteln zum großen Teil wieder wettgemacht wird. Im Ausführungsbeispiel
ist angenommen, daß die Zahl der Lichtsteuereinrichtungen gleich der Bildpunktzahl
je Zeile, ist. Das braucht aber keineswegs immer der Fall zu sein obwohl damit das
günstigste Verhältnis zwischen Bildhelligkeit und Kostenaufwand für die Apparatur
erreicht ist. Genügteine kleinere Bildhelligkeit, so .kann man eine geringere Anzahl
von Kontakten f in der Röhre a und eine geringere Anzahl Verstärkerröhren i vorsehen.
Jeder Kontakt f und jede Verstärkerröhre i wird dann mehrmals je Bildzeile
geschaltet. Dementsprechend muß auch die Entladezeit des Kondensators g kleiner
gewählt werden. Im Anodenkreis der Röhren i können dann entweder jeweils mehrere
Lichtsteuergeräte k parallel liegen, von denen jeweils nur eines durch eine Blenaeneinrichtung
freigegeben wird, oder es können im Anodenkreis Schaltmittel vorgesehen sein, die
die Röhre während der Übertragung- einer Bildzeile mit mehreren Lichtsteuerzellen
verbinden. Diese Schalter können z. B. besonders zweckmäßig ,als Elektronenschalter
ausgebildet sein. Es könnten auch die Röhren i selbst gleichzeitig als Verstärkerröhre
und Elektronenstrahlschalter ähnlich wie Röhre a arbeiten.
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Will .man eine größere Helligkeit haben, so, kann man in der Röhre
a mehr Kontakte vorsehen, als Bildpunkte je Zeile übertragen werden sollen, z. B.
zwei- oder dreimal soviel, im Grenzfall so viel, wie Bildpunkte je Bild übertragen
werden. Die Kontakte kann man dann entweder untereinander anordnen und die Kippspannung
so wählen, daß jeder Kontakt nur einmal während zweier oder dreier Zeilen getroffen
wird, oder man kann die Kontakte nebeneinander anordnen und durch ein zweites Ablenkelektrodenpaar
eine Umschaltung von einer Kontaktreihe zur anderen vornehmen. Die Kontakte f können
auch in an sich bekannter Weise auf einem Kreis angeordnet sein, auf dem der Elektronenstrahl
durch ein Drehfeld entlang geführt wird.
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Die Bildzusammensetzung aus den :einzelnen Zeilen ist für das Wesen
der Erfindung ohne Bedeutung und soll daher nicht beschrieben werden. Geeignet ist
z. B. eine Zeilenablenkung durch Kipp- oder Drehspiegel.
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Gegenüber dem dargestellten schematischen Aufbau können bei der praktischen
Ausführung durch geschickte Anordnung noch beträchtliche Vereinfachungen erzielt
werden. Der Mehrfachkondensator g kann aus einem einzigen Stück eines der bekannten
Hochfrequenzdiel.ektrika bestehen, bei welchem auf der .einen Seite eine durchgehende,
auf der anderen eine entsprechend der Anzahl der Einzelkondensatoren unterteilte
Metallschicht, r z. B. durch Kathodenzerstäubung, aufgebracht ist. Ähnlich können
die Widerstände h in Form einer unterteilten Halbleiterschicht auf gemeinsamem Isolierkörper
hergestellt werden. Statt der Elektroden f kann auch der Kondensatorensatz g in
die Elektronenstrahl= röhre selbst eingebaut werden. Es kann dabei unter Umständen
die Wandung der Röhren. als Dielektrikum verwendet werden, die entweder wie bisher
aus Glas oder aber ,auch aus anderen Isolierstoffen die sich mit Glas verschmelzen
lassen; bestehen kann. Endlich können .die Lichtsteuergeräte, bei denen jeweils
eine Elektrode auf Erdpotential liegt, in geeigneter Form als Mehrfachzelle ausgebildet
werden. Dabei ist zu beachten, daß die Kapazität der unterteilten Elektroden gegeneinander
klein bleibt gegen die Wirkkapazität. Da bei Kerrzellen die Flüssigkeit eine sehr
hohe Dielektrizitätskonstante -hat, wird man dafür sorgen, daß sie nicht zwischen
nebeneinanderliegenden Elektroden von Nachbarelementen wirksam wird: Besonders zweckmäßig
ist die in Fig. 3 dargestellte Form. In einem z. B. nach Art der Quetschfüße von
Vakuumröhren ausgebildeten Glaskörper 3 sind die Elektroden z in Form flacher Metallplättchen
mit
ihren Zuführungen q., 5 eingeschmolzen. Nach dem Einschmelzen und langsamem Abkühlen
des Glaskörpers 3 ist die Fläche; die oder Gegenelektrode zugekehrt ist, derart
plangeschliffen worden, daß alle Metallplättchen mit ihrer ganzen Oberfläche frei
liegen und gleichzeitig genau mit .dem umgebenden Glaskörper abschließen. Diß Ausführungen
q. und 5 je zweier nebeneinanderliegender Metallplättchen werden dabei zweckmäßig
an verschiedenen Enden herausgeführt, so @daß auch die Kapazität dieser Drähte gegeneinander
besonders klein wird. Die Gegenelektrode 2 kann als glatte Metallplatte ausgebildet
oder auch, wiedergestellt, mit Einschnitten versehen sein. Da Glas- eine wesentlich
kleinere Dielektrizitätskonstante hat als Nitrobenzol, ist dieStreukapazität derEinzelelektroden
bei dieser Ausführungsform besonders gering. Ein weiterer Vorteil :dieser Mehrfachzelle
gegenüber. den bekannten Zellen mit kammartigen Elektroden besteht darin, daß zwischen
den den einzelnen Bildpunkten entsprechenden Lichtpunkten keine durch die Elektroden
bedingten schwarzen Striche .auftreten, die im Bilde stören würden.
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Besonders zweckmäßig ist es, die Lichtsteuerzellen und unter Umständen
auch die Ableitwiderstände, ja sogar Polarisatoren und Analysatoren in das Vakuumgefäß,
in dem der Elektronenstrahl erzeugt wird, einzubauen. Man benötigt dann überhaupt
keine zusätzliche Ausführung mehr, und da diese Teile wenig Raum beanspruchen, braucht
auch .die Röhre nicht groß zu sein. Fig. q. zeigt ein Ausführungsbeispiel dieser
so vereinfachten Einrichtung in 3 Schnittrichtungen. Die Elektroden t, dünne Metallplättchen,
sind auf einem gemeinsamen Kristallkörper attf der '<dem Elektronenstrahl zugekehrten
Seite angeordnet. Auf der dem Elektronenstrahl abgewandten Seite befindet sich'
die gemeinsame Elektrode 2, auf den übrigen beiden Seiten des Kristalls sind die
Polarisatoren und Analysatoren 7 angeordnet. Das Licht fällt in der Pfeilrichtung
durch diese Anordnung. An den Durchtrittsstellen des Lichtes ist das Vakuumgefäß
durch planparallele Platten abgeschlossen. Neben den Polarisatoren und Analysatoren
sind zwei Isolierkörper 8 angeordnet, auf deren Oberfläche die Ableitwiderstände
für ,die einzelnen Zellen in Form einer dünnen Halblei@erschichtangeordnet sind.
Die Halbleiterschicht ist jeweils mit der zugehörigen Elektrode durch Metallverbindungen
q. und 5, die abwechselnd = auf verschiedenen Seiten der Elektroden liegen, verbunden.
Der gemeinsame Punkt aller Halbleiterwiderstände wird durch einen Metallstreifen
io, der außerdem auch mit der Gegenelektrode 2 und der Anode der Elektronenstrahlröhre
verbunden ist, gebildet. Die Elektronenstrahlröhre besitzt keine weitere Durchführung
als die als Bildzusammensetzer bisher verwendeten.