DE751849C

DE751849C - Lichtsteuerschirm fuer Kathodenstrahlroehren

Info

Publication number: DE751849C
Application number: DEF84096D
Authority: DE
Inventors: Hans Werner Dr Paehr; Heinrich Dr Struebig
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1935-06-14
Filing date: 1937-12-07
Publication date: 1954-08-09

Description

Die Erfindung betrifft einen Lichtsteuerschirm für Kathodenstrahlröhren mit rasterartig angeordneten beweglichen Steuerelementen, die elektrostatisch durch den Kathodenstrahl gesteuert werden, insbesondere zum Sichtbarmachen von elektrischen Aufzeichnungen, z. B. beim Fernsehen. Grundsätzlich kann ein solcher Schirm auch auf der Sendeseite zur Erzeugung eines wandernden Lichtpunktes angeordnet werden.

Bekannt ist eine Anordnung zur Projektion von Fernsehbildern, bei der innerhalb einer Kathodenstrahlröhre ein aus zahlreichen, ein Raster bildenden, beweglichen Zungen bestehender Lichtsteuerschirm vorhanden ist. Die Zungen sind bei dieser Anordnung durch einen eine gewisse Leitfähigkeit besitzenden Kitt mit dem Träger verbunden. Im ungeladenen Zustand sind sämtliche Lichtventile geöffnet, während bei Aufladung der Zungen Anziehungskräfte zwischen den Zungen und dem Träger auftreten sollen. Sollen hierbei die Elemente drehbar angeordnet sein, so ergeben sich bei der Herstellung fast unüberwindliche Schwierigkeiten. Aber auch wenn die einzelnen Elemente biegsam ausgestaltet werden, ist die Anordnung, wie sich ergeben hat, sehr unempfindlich.

Die Kraft, die aufgewendet werden muß, um ein federndes Kläppchen aus seiner Ruhelage zu biegen, errechnet sich aus

P =

2 3

E-f.b.h^s L³

wobei E der Elastizitätsmodul des verwendeten Materials und / die Ausbiegung aus der Ruhelage bedeutet. Die Größen b, h und L ίο geben die Abmessungen des Kläppchens an, wie aus Fig. ι ersichtlich. Offenbar ist die aufzuwendende Kraft/³ umgekehrt proportional L³, also der dritten Potenz der Länge des Kläppchens. Diese ist bei dem bekannten Kläppchenraster, bei dem die einzelnen Kläppchen nur die Größe eines Bildpunktes haben dürfen, begrenzt. Sie wird mit fortschreitender Entwicklung immer kleiner werden, da das Bestreben dahin geht, das Bild bei gleichbleibender Größe in immer mehr Punkte aufzulösen. Dadurch wird aber zum Erreichen der gleichen Auslenkung aus der Ruhelage eine immer größere aufzuwendende Kraft nötig, was gleichbedeutend mit einem Abnehmen der Empfindlichkeit ist.

Derartige Nachteile werden bei dem erfindungsgemäßen Lichtsteuerschirm vermieden. Dieser hat nämlich bewegliche Steuerelemente, deren Länge senkrecht zur Schirmebene größer ist als der Durchmesser eines Bildpunktes und die im Ruhezustand parallel zueinander und im wesentlichen senkrecht zur Schirmebene stehen. Man kann also das L der obengenannten Formel erheblich vergrößern und erhält dementsprechend eine mit. L³ wachsende, erheblich vergrößerte Empfindlichkeit des Schirms.

Für einen derartigen Schirm sind verschiedene Ausführungsformen möglich, von denen einige in den Zeichnungen wiedergegeben sind und an Hand dieser beschrieben werden sollen. Der Einfachheit halber ist in allen Fällen eine Steuerung des Lichts durch Veränderung des Lichtreflexionsvermögens zugrunde gelegt. Es sei jedoch betont, daß die Erfindung nicht auf diese Art der Lichtsteuerung beschränkt ist, sondern auch andere Größen, wie z. B. Lichtdurchgang, in entsprechender Weise verändert werden können. Die Schirme sind also sowohl für diaskopische wie für episkopische Projektion verwendbar und können gegebenenfalls auch für direkte Betrachtung benutzt werden.

Fig. 2 zeigt das einfachste Ausführungsbeispiel. Der Schirm besteht aus vielen parallelen Härchen 1, die in ihrer Gesamtheit ein dichtes Fell bilden. Um das Reflexionsvermögen zu steuern, können die Härchen z. B. am Schaft 2 lichtreflektierend und an der Spitze 3 nicht lichtreflektierend ausgebildet sein. Je nach der Stärke des abtastenden Strahls 4 werden die Härchen mehr oder weniger stark aufgeladen und stoßen sich gegenseitig ab, wobei die höhere Ladung ein stärkeres Auseinanderspreizen der Härchen hervorruft. Dabei kommen die reflektierenden Schäfte zum Vorschein. Bei geeigneter Beleuchtung kann das Bild dann in der Aufsicht betrachtet oder auch projiziert werden.

Statt der Härchen können z. B. eingespannte, federnde Zungen als Steuerelemente verwendet werden. In Fig. 3 ist ein derartiges Ausführungsbeispiel gezeigt. Mittels der Isolierstücke 5 sind federnde Zungen 6 eingespannt. Soll der modulierte Abtaststrahl 4 die Rückseite des Schirms, d. h. die Einspannseite der Zungen, überstreichen, so werden diese zweckmäßig an ihrem dem Strahl zugekehrten Ende 7 umgebogen, so daß sie vom abtastenden Strahl voll getroffen werden. Dies bietet gegenüber der bekannten Anordnung noch den Vorteil, daß trotz verschieden starker Auslenkung der Elemente stets ein gleich großer Flächenteil vom Abtaststrahl getroffen wird.

Die Empfindlichkeit derartiger Anordnungen kann dadurch wesentlich erhöht werden, daß die beweglichen Elemente in einem Hilfsfeld angeordnet werden, welches durch zwei beiderseits der Elemente befindliche Elektroden erzeugt wird. Es gibt dann zwei Möglichkeiten. Bei der einen Anordnung wird das Hilfsfeld durch auf konstantem Potential liegende Elektroden 12 erzeugt, und die Lichtsteuerung wird durch das vom Kathodenstrahl gesteuerte veränderliche Potential der Steuerelemente vorgenommen. Im anderen Fall bleiben die Steuerelemente auf zeitlich konstantem Potential, und die Lichtsteuerung erfolgt durch örtliche Veränderung des äußeren Feldes. Liegen die Hilfselektroden abwechselnd an gleichem Potential, so nehmen die ausgelenkten Elemente die gestrichelte Stellung 8 ein. Will man die Lichtdurchlässigkeit des Schirms steuern, so müssen die Isolierstücke 5 lichtdurchlässig sein. Soll dagegen durch die Auslenkung der Steuerelemente das Reflexionsvermögen des Schirms geändert werden, so müssen die Längsseiten der Zungen reflektierend ausgebildet sein.

Weiterhin kann man zwischen zwei in der Schwingungsrichtung der Steuerelemente benachbarte Elektroden eine Wechselspannung legen, wfe in Fig. 4 dargestellt. In diesem Fall schwingen die Zungen entsprechend ihrer Aufladung mit verschieden großer Amplitude.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Zungen nach der gleichen Seite hin ausgelenkt werden. Zu diesem Zweck besteht die Hilfselektrode aus zwei Teilelektroden 9 und 10, die durch eine Zwischenschicht 11 voneinander isoliert sind. Je zwei in der Schwin-

gungsrichtung der Steuerelemente benachbarte Teilelektroden haben dabei verschiedenes Potential, d. h. jede zweite Elektrodenplatte liegt an gleichem Potential. Die Anordnung entspricht im Prinzip einem Elektrometer, bei dem sich ein auf einem veränderlichen Potential befindlicher Faden oder ein Blatt in einem durch zwei Elektroden erzeugten Feld bewegt. Die Empfindlichkeit ist um so größer, je

ίο größer die Feldstärke ist, d. h. je höher also die Spannungsdifferenz zwischen den Teilelektroden 9 und io ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung zeigt Fig. 6. Hier sind die Zungen 6 an ihrem freien Ende 13 rechtwinklig umgebogen. Der umgebogene Teil der Zungen kann zur Veränderung des Reflexionsvermögens des Schirms verwendet werden und muß dann lichtreflektierend ausgebildet sein. Vor dem freien Ende der Zungen wird dann zweckmäßig ein Gitter angebracht, das ebenso viele Öffnungen aufweist wie Zungen vorhanden sind und so angeordnet ist, daß die lichtreflektierenden Enden der Zungen im Ruhezustand verdeckt sind und erst beim Auslenken sichtbar werden. Wird der Schirm jedoch mit lichtdurchlässigen Isolierstücken zur Projektion benutzt, so sollen die rechtwinklig umgebogenen Enden der Zungen im Ruhezustand die Öffnungen verdecken. Trifft nun der das Bild aufzeichnende Elektronenstrahl 4 auf die Enden 7 der Zungen, so werden diese entsprechend der Stärke ihrer Aufladung ausgelenkt und geben damit einen entsprechenden Teil der Öffnung frei. Selbstverständlich können die Öffnungen in der Richtung senkrecht zur Auslenkrichtung der Steuerorgane auch zu Schlitzen zusammengezogen werden, so daß sich ein Streifenraster ergibt.

Zur Beseitigung der Aufladung von den Steuerelementen kann diesen, der Unterlage oder den Zwischenstücken eine geeignete Leitfähigkeit erteilt werden, oder es kann ein zweiter, die Ladung wieder auslöschender Strahl benutzt werden. Bei allen Ausführungsformen soll die Zahl der Steuerelemente mindestens gleich der Bildpunktzahl sein.
Sollte es gelingen, die technischen Schwierigkeiten bei der Herstellung von Schirmen mit drehbaren Steuerorganen zu überwinden, so würde eine Anwendung der Erfindung auf diese die gleichen Vorteile aufweisen wie bei biegsamen S teuer Organen. Auch hier würde eine Verlängerung der Steuerorgane senkrecht zur Schirmebene eine Empfindlichkeitssteigerung herbeiführen.

Auch ist die Anordnung der das Licht steuernden Organe außerhalb des Vakuums möglich. So wäre es z. B. denkbar, die aus den isolierenden Zwischenstücken gebildete Wand als Abschlußwand des Hochvakuumgefäßes zu benutzen, so daß die Abtastung in der Röhre geschieht, während die Steuerelemente außen liegen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

ι. Lichtsteuerschirm für Kathodenstrahlröhren mit rasterartig angeordneten beweglichen Steuerelementen, die elektrostatisch durch denKathodenstrahl gesteuert werden, insbesondere zum Sichtbarmachen von elektrischen Aufzeichnungen, z. B. beim Fernsehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Steuerelemente senkrecht zur Schirmebene größer ist als der Durchmesser eines Bildpunktes und daß die Steuerelemente im Ruhezustand parallel zueinander und im wesentlichen senkrecht zur Schirmebene stehen.
2. Lichtsteuerschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente die Form von Härchen haben, die in ihrer Gesamtheit ein Fell bilden.
3. Lichtsteuerschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente die Form von vorzugsweise federnden Zungen haben.
4. Lichtsteuerschirm nach den Ansprüchen ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den einzelnen Elementen Isolierstücke befinden, die bei Benutzung des Schirms zur Durchprojektion lichtdurchlässig sind.
5. Lichtsteuerschirm nach den Ansprüchen ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Elementen Hilfselektroden angebracht sind, so daß die Steuerelemente sich auch im unerregten Zustand in einem elektrischen Feld befinden.
6. Lichtsteuer schirm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen EIemente mindestens zwei Zonen verschiedenen Reflexionsvermögens aufweisen.
7. Lichtsteuerschirm nach den Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Härchen an ihrer Spitze lichtreflektierend, an ihrem Schaft nicht lichtreflektierend ausgebildet sind.
8. Lichtsteuerschirm nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen mindestens auf der einen Seite lichtreflektierend ausgebildet sind.
9. Lichtsteuerschirm nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen an ihrem freien Ende rechtwinklig umgebogen sind und daß dieses iao Stück gegebenenfalls lichtreflektierend ausgebildet ist.
ίο. Lichtsteuerschirm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen an ihrem eingespannten Ende umgebogen sind, so daß diese Flächen 'vom Kathodenstrahl voll getroffen werden.
11. Lichtsteuerschirm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem freien Ende

ίο der Elemente ein siebartiges Raster angebracht ist.
12. Lichtsteuerschirm nach den Ansprüchen 9 bis ii, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Rasteröffnungen gleich ist der Zahl der Steuerelemente bzw. gleich der Zahl der Bildpunkte oder bei Zusammenfassung der in der Richtung senkrecht zur Auslenkrichtung der Steuerorgane hintereinanderliegenden Öffnungen zu einer schlitzförmigen Öffnung gleich der Zahl der in der Auslenkrichtung hintereinanderliegenden Steuerorgane.
13. Lichtsteuerschirm nach den Ansprüchen 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die rechtwinklig umgebogenen lichtreflektierenden Teile der Zungen sich im Ruhezustand hinter dem undurchlässigen Teil des Rastergitters befinden und bei der Auslenkung in den Rasteröffnungen er-

3Q scheinen.
14. Lichtsteuerschirm nach den Ansprüchen 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden auf gleichem Potential liegen.
15. Lichtsteuerschirm nach denAnsprüchen 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß stets zwei in der Schwingungsrichtung der Steuerelemente benachbarte Hilfselektroden auf verschieden hohem Potential liegen.
16. Lichtsteuerschirm nach den Ansprüchen S bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei in der Schwingungsrichtung der Steuerelemente benachbarte Hilfselektroden eine Wechselspannung liegt.
17. Lichtsteuerschirm nach den Ansprüchen S bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden aus zwei voneinander isolierten Teilelektroden bestehen.
18. Lichtsteuerschirm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsteuerung bei konstantem Hilfsfeld durch Veränderung des Potentials der Steuerelemente geschieht.
19. Lichtsteuer schirm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsteuerung bei konstantem Potential der Elemente durch Veränderung des äußeren Feldes geschieht.

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

Französische Patentschriften Nr. 812 987, 804 151;

deutsche Patentschrift Nr. 565 813.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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