DE699657C - TV transmitter ears - Google Patents
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Description
REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE
PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING
M 699657 KLASSE 21a1 GRUPPE 32 M 699657 CLASS 21a 1 GROUP 32
R 93420 VIII aj21 a>R 9 3420 VIII aj21 a>
Radio" Corporation of America in Neuyork, V. St. A. FernsehsenderöhreRadio Corporation of America in New York, V. St. A. television broadcast tube
Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. Mai ICJ35 ab Patenterteilung bekanntgemacht' am 7. November 1940Patented in the German Empire from May 24th ICJ35 Patent announced 'on November 7, 1940
ist in Anspruch genommenis used
Die Erfindung betrifft eine Fernsehsenderöhre, bei der ein Bild des zu übertragenden Gegenstandes auf einem Mosaikschirm von winzigen' lichtempfindlichen Elementen erzeugt.wird,, die isoliert auf einer gemeinsamen metallischen Platte angeordnet sind und die jedes für sich die Kathode einer lichtelektrischen Zelle bilden. Jede dieser Kathoden nimmt unter dem Einfluß des darauffallenden Lichtes ein positives Potential an, dessen Wert von dieser Lichtmenge abhängt. . Zur Erzeugung von Bildsignalen nach Maßgabe der Helligkeit der einzelnen Bildelemente wird dieses Mosaik von einem Kathodenstrahl abgetastet. Bei dieser Abtastung wird das Potential jeder elementaren Photokathode periodisch in negativer Richtung verlagert und auf einen konstanten Wert, das sogenannte Sekundäremissions· gleichgewichtspotential, zurückgeführt. Auf diese : Weise wird periodisch für jedes Element eine bestimmte. Saugspannung, d. h eine Spannung zwischen der Photoanode und der Photokathode erzeugt.The invention relates to a television transmission tube in which an image of the object to be transmitted is generated on a mosaic screen by tiny light-sensitive elements, which are isolated on a common metal plate and which each form the cathode of a photoelectric cell. Each of these cathodes assumes a positive potential under the influence of the light falling on it, the value of which depends on this amount of light. . To generate image signals in accordance with the brightness of the individual picture elements, this mosaic is scanned by a cathode ray. During this scanning, the potential of each elementary photocathode is periodically shifted in the negative direction and returned to a constant value, the so-called secondary emission equilibrium potential. In this way: for each element there will be a certain periodic. Suction tension, d. h generates a voltage between the photoanode and the photocathode.
Der Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung ist, die Empfindlichkeit bzw. den Wirkungsgrad e,iner solchen Senderöhre zu verbessern. Man glaubte nun, diese durch das Sekundäremissionsgleichgewichtspotential gegebene verhältnismäßig kleine Saugspannung (Größenordnung 1 Volt) durch eine geeignet eingeschaltete Batterie vergrößern zu können. Dies ist jedoch nicht möglich, weil nämlich die elementaren Photokathoden kapazitiv mit der Signalplatte verbunden sind,The main object of the present invention is sensitivity or the Efficiency e, in such a transmitter tube to enhance. It was now believed that this was given by the secondary emission equilibrium potential relatively small suction voltage (order of magnitude 1 volt) by a suitable to be able to enlarge switched-on battery. However, this is not possible because namely the elementary photocathodes are capacitively connected to the signal plate,
Gemäß der Erfindung wird nun die durch dasSekundäremissionsgleichgewichtspotential gegebene Saugspannung dadurch künstlich erhöht, daß in einer derartigen Fernsehsenderöhre allen Mosaikelementen gleichmäßig außer .den Elektronen des abtastenden Ka- thodenstrahls.von einer zusätzlichen getrennt vom Mosaikschirm angeordneten Elektronenquelle noch Elektronen einer solchen Geschwindigkeit, daß die Anzahl der von diesen ~45 Elektronen ausgelösten Sekundärelektronen kleiner als die Anzahl der gleichmäßig über den' Schirm verbreiteten Primärelektronen ist, zugeführt werden. Diese Hilfselektronen können dabei dauernd während des Abtastens zugeführt werden oder aber nur während der Rücklaufperioden des Abtaststrahls, d. h. während der Zeilenrücklaufperiode und/oder während des Bildwechsels. > In diesem letzteren Fall werden gemäß einem weiteren Ge-Sichtspunkt der Erfindung die Hilfselektronen durch eine Steuerelektrode beeinflußt, wobei die positiven Zeilensynchronisierungs-According to the invention, the secondary emission equilibrium potential given suction voltage thereby artificially increased that in such a television transmission tube all mosaic elements equally except. the electrons of the scanning cathode beam. from an additional electron source arranged separately from the mosaic screen nor electrons of such a speed that the number of these ~ 45 Electrons released secondary electrons smaller than the number of evenly across The primary electrons spread across the screen are supplied. These auxiliary electrons can be fed continuously during the scanning or only during the Return periods of the scanning beam, d. H. during the return period and / or during the picture change. > In this latter case, according to a further Ge point of view the invention influences the auxiliary electrons by a control electrode, where the positive line sync
impulse, die der Zeilenablenkeinrichtung zugeführt werden, auch an diese Steuerelektrode gelegt werden.pulses which are fed to the line deflection device also to this control electrode be placed.
Aus einem anderen Grunde wurde eine zusätzliche Bestrahlung mit Hilfselektronen bereits angewendet, nämlich bei einem sog. Lichtstrahlabtaster. Bei einem derartigen Lichtstrahlabtaster wird das Potential der Mosaikelemente einmal im positiven Sinn ver-Jagert nach Maßgabe der Helligkeit der einzelnen Bildelemente. Durch den Abtastvorgang mit einem Lichtstrahl wird nun das Potential dieser Elemente noch weiter im positiven Sinn verlagert. Um überhaupt einen betriebsfähigen Lichtstrahlabtaster zu -erhalten, muß nun das Potential der Mosaikelemente" auf irgendeine Weise im negativen Sinn verschoben und auf den Ausgangszustand zurückgebracht werden. Dies wird bei einer bekannten Anordnung durch eine Be-' strahlung mit Elektronen erreicht. Bei einem Kathodenstrahlabtaster ist dies jedoch nicht nötig, um eine betriebsfähige Anordnung zu erhalten, weil der die Mosaikelemente abtastende Kathodenstrahl bereits von sich aus eine Verschiebung des Potentials zum Ausgangspotential hin bewirkt. Wenn nun gemäß der Erfindung trotzdem von einer Hilfsbestrahlung mit Elektronen Gebrauch gemacht wird, so geschieht es aus einem ganz anderen Grund, nämlich, wie bereits erwähnt, deshalb, weil dadurch' eine Erhöhung der Saugspannung (Potentialdifferenz zwischen den elementaren Photokathoden und der gemeinsamen Photoanode, die gleichzeitig noch Sekundäremissionsanode ist) erzielt wird.For another reason, an additional irradiation with auxiliary electrons was required already used, namely in a so-called light beam scanner. With such a Light beam scanner, the potential of the mosaic elements is once lost in a positive sense according to the brightness of the individual picture elements. By the scanning process with a beam of light the potential of these elements is now even further in positive sense shifted. In order to have an operational light beam scanner at all -received, must now the potential of the mosaic elements "in some way in the negative Meaning shifted and brought back to the original state. This will be the case a known arrangement achieved by irradiation with electrons. At a Cathode ray scanner, however, this is not necessary to an operable arrangement obtained because the cathode ray scanning the mosaic elements already by itself causes a shift of the potential towards the output potential. If now according to the invention nevertheless made use of an auxiliary irradiation with electrons it happens for a completely different reason, namely, as already mentioned, because this increases the suction voltage (potential difference between the elementary photocathodes and the common photoanode, which are still at the same time Secondary emission anode is) is achieved.
An Hand der beiliegenden Zeichnung soll nun die Erfindung genauer beschrieben werden. In Abb. ι ist eine Ausführung der vorliegenden!Erfindung im Schaltbild dargestellt; Abb. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung. Abb. 3 zeigt schematisch den Stromkreis der elementaren Photozellen für beide Ausführungsformen. In Abb. 4 sind Kurven dargestellt, die zur Erläuterung der Arbeitsweise der Erfindung dienen.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawing. In Fig. Ι is an embodiment of the present invention shown in the circuit diagram; Fig. 2 shows another embodiment of the invention. Fig. 3 shows schematically the Circuit of the elementary photocells for both embodiments. In Fig. 4 are Shown curves that serve to explain the operation of the invention.
Bei der in Abb. 1 dargestellten Sendeeinrichtung gemäß der Erfindung befindet sich innerhalb des evakuierten Kolbens 1 die Einrichtung zur Erzeugung de's Kathodenstrahls, bestehend aus der Kathode 3, der Steuerelektrode 5 und der ersten Anode 7. Die Anode 7 wird durch die Batterie 9 positiv gegenüber der Kathode 3 und die Steuerelektrode 5 durch die Batterie 11 negativ gegenüber der Kathode 3 vorgespannt. Ferner ist die Innenwand des Kolbens mit einem Metallbelag 13 versehen, der eine zweite Anode bildet. Diese zweite Anode ist geerdet und wird % durch die mit der Batterie 9 in Reihe liegende Batterie 15 stark positiv gegenüber der Anode 7 vorgespannt. Die durch die Anode 7 hindurchfliegenden Elektronen werden also vermittelst der zweiten Anode weiter beschleunigt. Die Elektronen werden ferner vermittelst der zweiten Anode auf einen •'abzutastenden Schirm scharf fokussiert. Der Schirm 17 trägt ein lichtempfindliches Mosaik, auf dem durch das Linsensystem 19 ein Bild des z-u übertragenden' Gegenstandes entworfen wird. Durch geeignete Ablenkmittel, z. B. durch die in der Abbildung angedeuteten Ablenkspulenpaare 21-21 und 23-23 wird der Kathodenstrahl in zwei zueinander senkrechten Richtungen abgelenkt. Zwischen der Signalplatte des Schirms 17 und der Erde liegt ein Widerstand 27. Die an dem Widerstand 27 entstehenden Bildsignale werden dem Verstärker 25 zugeführt. Dabei ist zweckmäßig zwischen dem Widerstand 27 und der Erde noch eine Batterie 29 eingeschaltet, die dem Steuergitter der Verstärkerröhre eine negative Vorspannung gegenüber der Kathode dieser Röhre erteilt.In the transmission device according to the invention shown in Fig. 1, the device for generating the cathode ray, consisting of the cathode 3, the control electrode 5 and the first anode 7, is located inside the evacuated piston 1. The anode 7 is positive opposite through the battery 9 the cathode 3 and the control electrode 5 are biased negatively with respect to the cathode 3 by the battery 11. Furthermore, the inner wall of the piston is provided with a metal coating 13 which forms a second anode. This second anode is grounded, and% is biased by the opposite to the battery 9 in series battery 15 highly positive relative to the anode. 7 The electrons flying through the anode 7 are thus further accelerated by means of the second anode. The electrons are also sharply focused by means of the second anode on a screen to be scanned. The screen 17 carries a light-sensitive mosaic on which an image of the object to be transmitted is designed by the lens system 19. By suitable deflection means, e.g. B. by the indicated in the figure deflection coil pairs 21-21 and 23-23, the cathode ray is deflected in two mutually perpendicular directions. A resistor 27 is located between the signal plate of the screen 17 and the earth. The image signals produced at the resistor 27 are fed to the amplifier 25. In this case, a battery 29 is expediently connected between the resistor 27 and the earth, which gives the control grid of the amplifier tube a negative bias voltage with respect to the cathode of this tube.
Jedes lichtempfindliche Element des Mosaiks bildet die Kathode einer lichtelektrischen Zelle, während die Metallschicht 13 als Anode dient. Diese zweite Anode 13 wirkt also nicht nur zur Beschleunigung und Fokussierung des Elektroiienstrahles, sondern auch als gemeinsame Photoanode für die elementaren Kathoden des Mosaiks.Each light-sensitive element of the mosaic forms the cathode of a photoelectric one Cell, while the metal layer 13 serves as an anode. This second anode 13 is therefore not effective only to accelerate and focus the electrical beam, but also as a joint Photoanode for the elementary cathodes of the mosaic.
Die Schaltung der elementaren photoelektrischen Zellen ist in Abb. 3 gesondert dargestellt. Zwei lichtempfindliche Elemente des Mosaiks 17 sind mit 31 und 33 bezeichnet. Die gemeinsame Anode 13 für diese elementaren Photokathoden 31 und 33 ist über die Vorspannungsbatterie 29 und den Ausgangswiderstand 27 mit dem metallischen Belag 35 >°° auf der Rückseite der nicht gezeichneten Glimmerplatte verbunden. Man erkennt, daß die Kathoden 31 und 33 mit der Signalplatte 35 nur durch die Kapazität zwischen den Silberkügelchen und diesem Metallbelag verbunden sind. Diese kapazitiven Verbindungen sind durch die^ Kondensatoren 37 und 39 angedeutet.The circuit of the elementary photoelectric cells is shown separately in Fig. 3. Two light-sensitive elements of the mosaic 17 are denoted by 31 and 33. The common anode 13 for these elementary photocathodes 31 and 33 is via the Bias battery 29 and the output resistor 27 with the metallic coating 35> °° connected on the back of the not shown mica plate. You can see that the cathodes 31 and 33 with the signal plate 35 only by the capacitance between the Silver beads and this metal coating are connected. These capacitive connections are made by the capacitors 37 and 39 indicated.
Wenn ein Bild auf das Mosaik 17 geworfen wird, nimmt jedes Kügelchen wegen der weg- no gehenden Photoelektronen eine positive Ladung auf j deren Wert von der Stärke des darauf auftreffenden Lichtes abhängt. Wenn ein lichtempfindliches Element eine positive Ladung aufnimmt, wird der Kondensator, den s mit der Signalplatte bildet, in gleicher Weise geladen. Jedes Mal, wenn nun ein ichtempfindliches Element durch den Elektronenstrahl abgetastet wird, entlädt sich der elementare Kondensator durch den Ausgangswiderstand 27. Dieser Entladungsstrom, dessen Wert von der auf das jeweils abgetasteteWhen a picture is thrown onto the mosaic 17 every bead takes on a positive charge because of the disappearing photoelectrons on j whose value depends on the strength of the light hitting it. if When a photosensitive element accepts a positive charge, the capacitor becomes the s forms with the signal plate, loaded in the same way. Every time now a The light-sensitive element is scanned by the electron beam, the discharges itself elementary capacitor through the output resistance 27. This discharge current, its Value of the on each sampled
Element auftreffenden Lichtmemge abhängt, ist der Bildsignalstrom.Element depends on the amount of light incident, is the image signal stream.
Aus Abb. 3 erkennt man, daß die elementaren Photokathoden unter sonst gleichen Umständen eine größere positive Ladung aufnehmen, wenn die Photoanode 13 positiver gegenüber den Photokathoden 31 und 33 gemacht werden könnte. Mit anderen Worten: wenn man den Photozellen 31-13 und 33-13 eine solche Saugspannung geben könnte, daß die Photoelektronen, die von den elementaren Photokathoden ausgelöst werden, stärker nach der gemeinsamen Anode 13 herübergezogen würden, dann würde die Empfind-From Fig. 3 it can be seen that the elementary photocathodes are otherwise identical Certain circumstances take up a greater positive charge when the photoanode 13 is more positive opposite the photocathodes 31 and 33 could be made. In other words: by using photocells 31-13 and 33-13 such a suction voltage could give that the photoelectrons emitted by the elementary Photocathodes are triggered, pulled over to the common anode 13 more strongly then the sensation would
•5 lichkeit der Senderöhre vergrößert werden. Da keine leitende Verbindung zwischen den lichtempfindlichen-Elementen und der Signalplatte besteht, kann "dies auch nicht einfach' durch Einschaltung einer Batterie in den Kreis Photokathode und -anode bewirkt werden.• 5 possibility of the transmitter tube can be increased. Since there is no conductive connection between the light-sensitive elements and the signal plate, "this can not be easy" by connecting a battery to the circuit of the photocathode and anode.
Erfindungsgemäß werden die lichtempfindlichen Elemente dadurch stärker negativ gegenüber der gemeinsamen Anode gemacht, daß sie mit Elektronen einer verhältnismäßig geringen Geschwindigkeit bestrahlt werden. Diese Elektronen werden (Abb. 1) von einer aus der Hilfskathode 41, der Steuerelektrode 43 und der Anode 45 bestehenden Einrichtung geliefert. Die Anode-45 kann durch eine Fortsetzung des metallischen Belages 13 ge-According to the invention, the photosensitive elements are made more negative with respect to the common anode in that they are irradiated with electrons at a relatively low speed. These electrons are supplied (FIG. 1) by a device consisting of the auxiliary cathode 41, the control electrode 43 and the anode 45. The anode - 45 may overall by a continuation of the metallic coating 13
■ bildet werden. Dieser ganze Metallbelag 13, der die beiden Anoden bildet-, wirkt dann als Photoanode für das Mosaik 17. Die Kathode 41 und die'Steuerelektrode 43 sind über Gleitkontakte mit einem Potentiometer 47 verbunden, das an die Batterie 15 angeschlossen ist. Zu beachten ist, daß die die Hilfskathode 41 verlassenden Elektronen nicht gebündelt sind,' sondern von der Kathode 41 so- ausgesendet werden, daß sie sich gleichmäßig über das Mosaik 17 verteilen. Die Spannung zwischen der Hilfskathode 41 und der Anode 45 wird so eingestellt, daß die Elektronen das Mosaik mit einer Geschwindigkeit erreichen, die gering ist im Vergleich zu der Geschwindigkeit der Elektronen des abtastenden Elektronenstrahls. Die Geschwindigkeit derazusätzlich auf das Mosaik gestrahlten Elektronen soll so sein, daß die Zahl der durch sie ausgelösten Sekundärelektromen geringer ist als die Zahl der auf das Mosaik auftreffenden Elektronen. Mit anderen Worten, die Geschwindigkeit der Elektronen soll so gering sein, daß sie auf dem Mosaik wirklich eine negative - Ladung hervorrufen. Die Elektronengeschwindigkeit, die diese Forderung erfüllt, hängt von der Art des Mosaiks und insbesondere von der Art des lichtempfindlichen Materials ab.■ be educated. This entire metal coating 13, which forms the two anodes, then acts as a photoanode for the mosaic 17. The cathode 41 and the control electrode 43 are connected via sliding contacts to a potentiometer 47 which is connected to the battery 15. It should be noted that the electrons leaving the auxiliary cathode 41 are not bundled, but rather are emitted by the cathode 41 in such a way that they are evenly distributed over the mosaic 17. The voltage between the auxiliary cathode 41 and the anode 45 is adjusted so that the electrons reach the mosaic at a speed which is slow compared to the speed of the electrons of the scanning electron beam. The rate of addition a radiated onto the mosaic electrons should be such that the number of induced Sekundärelektromen it is less than the number of incident electrons to the mosaic. In other words, the speed of the electrons should be so slow that they really cause a negative charge on the mosaic. The electron speed that meets this requirement depends on the type of mosaic and, in particular, on the type of light-sensitive material.
Anstatt die Elektronen kontinuierlich aufzustrahlen, - können sie dem Mosaik zweckInstead of irradiating the electrons continuously, - they can be used for the mosaic
mäßig auch während der · Zeilenrücklauf Periode oder während des Bildwechsels zugeführt werden. Abb. 2 zeigt ein Schaltbild, aus dem die Elektronenaufstrahlung nur wäh- 65 rend der Zeilenrücklaufbewegung zu entnehmen ist. In dieser Abbildung haben enfrsprechende Teile die.gleichen Bezugnuinmern wie in Abb. 1-. Die Steuerelektrode 43 ist über einen Teil des Potentiometers 49 und die 70 Batterie 51 mit einem Punkt am Potentiometer 47. verbunden. Das- Potentiometer 49 liegt an der Sekundärwicklung eines Transformators 53, dessen Primärwicklung an dem einen Ende geerdet und an dem anderen Ende 75 über einen Kondensator 55 mit der durch 21 angedeuteten Zeilenablenkeinrichtüng verbunden ist. Die Spannungsimpulse, die dieser Zeilenablenkeinrichtüng über einen Konden-. sator 57 zur Erzeugung einer sägezahnförmi 80 gen Stromwelle 61 (Abb. 4) zugeführt werden, werden also auch der Primärwicklung des Transformators 53 zugeführt. In jedem Augenblick, in dem den Ablenkspulen 21 ein positiver Spannungsimpuls zugeführt wird, 85 erhält auch das Steuergitter 43 einen positiven Spannungsimpuls. Die Batterie 51 führt dem Steuergitter 43 eine negative Spannung zu, die so groß' ist, daß der Hilfselektronenstrom normalerweise gesperrt ist. Während 90 des Abtastens werden infolgedessen keine Hilfselektronen auf das Mosaik gestrahlt. Da die- Transformatorwicklungen aber so geschaltet sind, daß jedesmal, wenn den Zeilenablenkeinrichtungen ein Synchronisierimpuls 95 aufgedrückt wird, dem Steuergitter 43 über das Potentiometer 49 ein positiver Spannungsimpuls 59 (Abb. 4) zugeführt wird, wird dadurch die negative Vorspannung des Gitters so stark verringert, daß während der 100 Dauer des Impulses, also· während des Zeilenrücklaufs, die Hilfselektronen auf das Mosaik gelängen.moderately also during the · line return period or during the picture change. Fig. 2 shows a circuit diagram, from which the electron radiation can only be taken during the line return movement is. In this figure, the corresponding parts have the same reference numbers as in Fig. 1-. The control electrode 43 is via part of the potentiometer 49 and the 70 Battery 51 connected to a point on potentiometer 47. The potentiometer 49 is on the secondary winding of a transformer 53, whose primary winding is on the one end grounded and at the other end 75 through a capacitor 55 to the through 21 indicated line deflection device is connected. The voltage pulses that this Line deflection device via a condenser. Sator 57 for generating a sawtooth shape 80 gen current wave 61 (Fig. 4) are fed to the primary winding of the transformer 53 is supplied. At every moment in which the deflection coils 21 a A positive voltage pulse is supplied, 85 the control grid 43 also receives a positive one Voltage pulse. The battery 51 supplies the control grid 43 with a negative voltage too, which is so great that the auxiliary electron flow is normally blocked. During 90 As a result of the scanning, no auxiliary electrons are irradiated onto the mosaic. There but the transformer windings are connected in this way are that every time the line deflectors a synchronizing pulse 95 is pressed, the control grid 43 via the potentiometer 49 a positive voltage pulse 59 (Fig. 4), the negative bias of the grid is reduced so much that during the 100th Duration of the pulse, i.e. · during the line return, the auxiliary electrons on the mosaic succeed.
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