DE755286C - Speichernde Bildsenderoehre - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM
19. MAI 1952

£46348 Villa/2ial·

Speichernde Bildsenderöhre

Es ist eine Bildsenderöhre bekannt, deren Mosaikelektrode durch einen Lichtstrahl abgetastet! wird. Der Arbeitsvorgang in dieser Röhre setzt sich aus drei verschiedenen, zeitlich nacheinander zur Wirkung gelangenden Teilvorgängen zusammen. Im ersten wird von dem zu übertragenden Gegenstand ein Bild auf die Mosaikelektrode projiziert. Dadurch steigt! das Potential der Mosaikelemente entsprechend der Helligkeit der Bildelemente an. Im zweiten Teilvorgang wird dieses Ladungsbild von einem Lichtstrahl abgetastet, wodurch das Potential aller Mosaikelemente auf den gleichen Maximalwert! erhöht wird, während in einem daran anschließenden dritten Teilvorgang durch einen weiteren Lichtstrahl an einer besonderen Photokathode der Röhre Elektronen ausgelöst werden, die auf die Mosaikelemente gelangen und dadurch das Potential aller Elemente auf den gleichen Wert, den Ausgangspegel, erniedrigen. Der letzte Teilvorgang stellt also den Anfangszustand wieder her, und das Spiel wiederholt sich von neuem. Die Auslösung dieser drei Teilvorgänge und die Bewegung des abtastenden Lichtstrahles werden durch mechanische Mittel erreicht. Diese bekannte Anordnung hat also alle die Nachteile, die sich aus der Verwendung· mechanischer Mittel ergeben.

Auch sind Bildsenderöbren bekannt, die an Stelle einer Mosaikelektrode als Bildwurfelektrode eine homogene Halbleiterschicht verwenden, deren Widerstand sich bei Belichtong ändert. Diese Halbleiterschicht wird durch einen Kathodenstrahl abgetastet, dessen Stromstärke durch den sich ändernden Halbleiterwiderstand beeinflußt wird. Die Änderung der StrahlstromS'tiärke in Abhängigkeit ίο von dem jeweiligen Schichtwiderstand erzeugt an einem im Kathodenstrahlstromkreis liegenden Signalwiderstand das Bildsignal. Da der Innenwiderstand der durch den Kathodenstrahl gebildeten Entladungsstrecke sehr hoch ist, bewirkt die Abtastung verschieden großer Widerstände entsprechend der Helligkeitsverteilung auf der Bildwurfelektrode nur sehr kleine Stromändeirungen in dem Signal widerstand, und damit istderWirkungsgrad dieser Anordnung sehr klein.

Ferner sind speichernde Bildsenderöhren mit einer Mosaikelektrode bekannt, die aus einer Signalplatte', einer Isolierschicht und den darauf aufgebrachten lichtempfindlichen Mosaikelementen besteht. Das Dielektrikum ist also· in diesem Falle ein Isolaitor. Durch den Bildwurf laden sich die aus den Mosaikelementen und der Signalplatte gebildeten Kapazitäten in positiver Richtung auf, während von einem abtastenden Kathodenstrahl ein in der Nähe der Absaugelektrode liegendes Gleichgewichtispotential erzeugt wird. Die hierbei an einem im Kreis der Signalplatte liegenden Signalwiderstand entstehenden Stöße ergeben das Bildsignal. Damit der Wirkungsgrad einer solchen Röhre möglichst hoch, wird, müssen sämtliche am Mosaik ausgelösten Photoelektronen von der Absaugelektrode abgesogen werden. Durch die .An-Wendung eines Isolators als Dielektrikum befindet sich jedoch das Potential der Mosaikelektrode stets in unmittelbarer Nähe des Potentials der Absaugelektrode, so daß am Mosaik eine unzureichende Absaugfeldstärke herrscht und ein Teil der Photoelektronen statt auf die Absaugelektrode auf benachbarte positiv geladene Mosaikelemente fällt, wodurch das Bildsignal nicht nur verkleinert, sondern auch noch verfälscht wird. Dieses vermeidet die Erfindung.

Erfindungsgemäß ist bei einer speichernden Bildsenderöhre, bei welcher ein Bild des zu übertragenden Gegenstandes auf eine punktweise abgetastete Mosaikelektrode projiziert wird, das zwischen den Mosaikelementen und der Signalplatte angeordnete Dielektri- : kum ein Halbleiter, wodurch einerseits bei der Abtastung das Elementenpotential auf einen bestimmten, gegenüber der Signalplatte positiven Wert (Sättigungswert) gebracht wird, während andererseits zwischen zwei Abtastungen bis zur Erreichung eines Gleichgewichtszustandes zwischen den ausgelösten Photoelektronen und den ül>er den Halbleiter nachgelieferten Elektronen mehr Elektronen zu den Elementen über den Halbleiter nachgeliefert werden, als Photoelektronen von den Elementen fortgehen.

Die Wirkungsweise des Halbleiters soll an Hand der Abb. 1 näher erläutert werden. In dem dort dargestellten Diagramm ist als Ordinate das Potential der Absaugelektrode aufgetragen, während als Abszisse die Zeit A, B gewählt ist. Durch den Abtaststrahl, der an den Mosaikelementen Elektronen auslöst, wird im Augenblick der Abtastung das Potential der Elemente auf einen gegenüber der Signalplatte positiven Wert (Sättigungswert) gebracht. Dieser Sättigungswert in unmittelbarer Nähe des Potentials der Absaugelektrode verhindert bei Anwendung eines reinen Isolators als Dielektrikum das Auftreten einer ausreichenden Saugspannung. Durch die Anwendung eines Halbleiters stellt sich nun zwischen zwei Abtastungen des gleichen Ekmentes ein Gleichgewichtszustand ein, der dadurch gegeben ist, daß über den Halbleiter gerade genau so' viel Elektronen nachgeliefert werden, wie durch den Bildwurf Photoelektronen von dem Element ausgehen. Nach z. B. V25 Sekunde erfolgt eine erneute Abtastung des Elementes, und sein Potential wird wieder auf den Sättigungswert, d. h. etwa auf das Potential der Absaugelektrode gebracht. Man erkennt aus dem Diagramm deutlich, daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastungen stets eine genügende Saugspannung vorhanden ist, die sämtliche au dem Mosaikelement ausgelösten Photoelektronen absaugt. Ein unbelichtetes Element entsprechend einem schwarzen Bildpunkt entspricht dem Abschnitt C-D der Kurve und nimmt zwischen zwei Abtastungen ungefähr das Potential der Signalplatte an, während 1>ei starker Belichtung (Abschnitt E-F) der Gleichgewichtszustand bereits wenige Volt unterhalb des Potentials der Absaugelektrode erreicht ist. Die Halbtöne liegen dann zwischen beiden Werten. Die Ladungen, die die einzelnen Elemente während einer Bildperiode speichern, ergeben bei Abtastung das Bildsignal.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen speichernden Bildsenderöhre zeigt die Abb. 2. Sie besteht aus einer Kathodenstrahlröhre ι und einer von ihr getrennten evakuierten Glaszelle 2 mit zwei Elektroden. Eine der Elektroden der Zelle, nämlich die Mosaikelektrode 3, hat folgenden Aufbau: Eine Aluminiumplatte 4 trägt auf der einen Seite eine dünne Aluminiumoxydschicht 5, die ihrerseits mit lichtempfindlichen Mosaikelementen 6 versehen ist. Die Aluminium

platte 4 ist die Signalplatfce. Die Dicke der Oxydschicht 5 ist so gewählt, daß, sofern ein Mosaikelement 6 belichtet wird, eine Nachlieferung von Elektronen über die Aluminium-5 oxydschichit erfolgt. Die Mosaikelemente bestehen z. B. aus einem Niederschlag von Cäsium auf einer oxydierten Silberuntierlage. Die Elektrode 7, die die Absaugelektrode darstellt, ist aus dünner weitmaschiger Draht- gaze hergestellt und befindet sich in geringem Abstand von der Mosaikelektrode 3 in einer zu dieser Elektrode, parallelen Ebene. Die Absaugelektrode 7 hat gegenüber der Signalplatte 4 ein positives Potential von z. B. 20 V. Beide Elektroden sind in Ebenen angeordnet, die parallel zu dem ebenen, durchsichtigen Boden 8 der Zelle 2 liegen.

Gegenüber dem Boden 8 ist eine Kathodenstrahlröhre ι bekannter Bauart angeordnet. Die Röhre hat einen Leuchtschirm 9, auf dem mit Hilfe z. B. der Abktnkplattenpaare 10 und 11 ein Raster geschrieben-ist, welches durch ein optisches System 12 auf den Mosaikelementen 6 abgebildet wird. Die Mosaikelektrode wird auf diese Weise mittels eines von. der Kathodenstrahlröhre 1 kommenden Lichtstrahles mit konstanter Intensität abgetastet.

Zwischen der Zelle 2 und der Röhre 1 ist ferner ein halbversilberter Spiegel 13 unter einem Winkel von 45 ° zu. den Ebenen der Elektroden 3 und 7 angeordnet. Der Spiegel wirft in Verbindung mit der Optik 14 ein Bild des zu übertragenden Gegenstandes 15 auf die Mosaikelemente 6. Das Bild des Gegenstandes 15 wird dauernd auf das Mosaik 6 projiziert. Das gleichzeitige Abtasten des Schirmes erfolgt ebenfalls möglichst ohne jede Unterbrechung. Wenn das Abtasten z. B. zur Abgabe von Synchronisiersignalen zwischen den einzelnen Bildsignalwellenzügen unterbrochen wird, so muß diese Unterbrechung so kurz wie möglich sein.

Gegebenenfalls ■ kann der Spielgel 13 durch einen Spiegel mit einer Öffnung ersetzt werden. Der Abtastlichtstrahl gelangt dann durch die Öffnung des Spiegels auf das Mosaik 6. Die Absaugelektrode 7 ist mit dem positiven Pol einer Sp annungs quelle 16· verbunden, deren negativer Pol über den Signalwiderstand 17 mit der Signalplatte 4 verbunden ist. Die Mosaikelemente erhalten also über den Halbleiter 5 eine Vorspannung gegenüber der Absauigalektrode, so daß stets eine genügende Saugspannung vorhanden ist. Eine praktisch ausgeführte Röhre gemäß der Erfindung hatte eine Masaikelektrode mit 1550 Mosaikelementen/cm². Die Dicke des Halbleiters war so gewählt, daß die Kapazität eines Elementes gegenüber der Signalplatte etwa 5-10—¹⁴F betrug. Bei einer Beleuchtungsstärke von rund 100 Lux entsprechend einem hellen Bildelement ergab sich ein Photostrom je Mosaikelement von rund 10-¹⁰A.

Nimmt man zunächst an, die Halbleiterschicbt sei ein vollkommener Isolator, so ergeben sich die Verhältnisse, wie sie bei den bekannten speichernden Bildsenderöhren mit einer Mosaikelektrode, deren Dielektrikum ein Isolator ist, vorliegen. Die Ladung, die ein Element bei der genannten Beleuchtungsstärke zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastungen, z. B. in V25 Sekunde sammelt, beträgt V25· ιo~¹⁰ Coulomb, und das Potential, welches das Element dabei annimmt, beträgt

■ = 80 V .

Bedenkt man nun, daß die Mosaikelektrode durch den Abtaststrahl ein Potential erhält, welches dem der Absaugelektrode eng benachbart ist, so erkennt man, daß zur Absaugung sämtlicher Photoelektronen, hierzu wäre eine Absaugspannung von mindestens 80 V notwendig, die zur Verfugung stehende Absaugspannung bei weitem nicht ausreicht und eine Verminderung der Empfindlichkeit die Folge ist.

Dieser Mangel wird durch die Ausbildung des Dielektrikums als Halbleiter behoben, und zwar dadurch, daß den Mosaikelementen über diesen Halbleiter eine Vorspannung erteilt wird, so· daß stets eine genügende Absaugfeldstärke vorhanden ist. Da der Abtaststrahl das Potential der Mosaikelemente etwa auf das Potential der¹ Absaugelektrode hebt, wird der Halbleiter so bemessen, daß bei einem unbelichteten Element dieses während z. B. V25 Sekunde das Potential der Signalplatte annehmen kann, wie dies die Abb. 1 (Abschnitt C-D) zeigt. Wie schon erwähnt, betrug der maximale Photostrom 10-¹⁰A, und es soll bei dem hellsten Element bei Erreichung des Gleichgewichtszustandes noch 10 V Saugspannung zur Verfügung stehen. Infolgedessen muß der Halbleiter je Element einen solchen Widerstand haben, daß sich dieser Gleichgewichtszustand 10 V unterhalb der Absaugspannung einstellen kann. Im Fall einer Absaugspannung von 20 V darf demnach das Potential der Elemente den Wert 10 V nicht überschreiten. Da der Photostrom 10"-¹⁰A maximal betragen soll, muß also' der Widerstand der unter dem Mosaikelemsnt befindlichen Elementarfläche des Halbleiters ίο/ίο"¹⁰ oder io¹¹ Ohm betragen.

Die Halbleiterschicht 5 kann an Stelle von Aluminiumoxyd auch aus einer geeigneten Glasemaille bestehen, und an die Stelle der einzelnen Mosaikelemente kann auch eine

lichtempfindliche Schicht (äußerer Photoeffekt) hohen Querwiderstandes treten.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Speichernde Bildsenderöhre, bei welcher ein Bild des zu übertragenden Gegenstandes auf eine punktweise abgetastete Mosaikelektrode projiziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen

   ίο den Mosaikelementen und der Signalplatte angeordnete Dielektrikum ein Halbleiter ist, wodurch einerseits bei der Abtastung das Elementenpotential auf einen bestimmten, gegenüber der Signalplatte positiven Wert (Sättigungswert) gebracht wird, während andererseits zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastungen bis zur Erreichung eines Gleichgewichtszustandes zwischen den ausgelösten Photoelektronen und den über den Halbleiter nachgelieferten Elektronen mehr Elektronen zu den Elementen über den Halbleiter nachgeliefert werden, als Photoelektronen von den Elementen fortgehen.
2. 2. Speichernde Bildsenderöhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterwiderstand je Mosaikelement so bemessen ist, daß bei maximaler Belichtung das Gleichgewichtspotential, auf das sich das Element einstellt, 10 V unterhalb der Saugspannung liegt.
3. 3. Speichernde Bildsenderöhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalplatte aus einer Aluminiumplatte besteht, die mit einer dünnen Aluminiumoxydschiebt überzogen ist.
4. 4. Speichernde Bildsenderöhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter aus einer Glaseniailleschicht besteht..
5. 5. Speichernde Bildsenderöhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abtastung ein Lichtstrahl verwendet wird, welcher von einem Leuchtschirm einer Kathodenstrahlröhre ausgeht, deren Kathodenstrahl rastermäßig abgelenkt wird.
6. 6. Speichernde Bildsenderöhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kathodenstrahlröhre und dem Mosaik ein halbdurchlässiger Spiegel angeordnet ist, über den der Bikhvurf erfolgt.

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

   Britische Patentschriften Xr. 255 057,

   335 995;

   österreichische Patentschrift Xr. 127 557.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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