DE760691C

DE760691C - Fernseheinrichtung mit Kathodenstrahlroehre

Info

Publication number: DE760691C
Application number: DEH159413D
Authority: DE
Inventors: Philip Joseph Herbst
Original assignee: Hazeltine Corp
Current assignee: BAE Systems Aerospace Inc
Priority date: 1938-04-29
Filing date: 1939-04-27
Publication date: 1953-02-02
Also published as: USRE22115E; GB527886A; US2169838A; NL58116C; BE434064A; FR853622A

Description

AUSGEGEBEN AM 2. FEBRUAR 1953

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 a¹ GRUPPE 32

H 159413 VIIIc/21 ai

Philip Joseph Herbst, Glenside, Penns. (V. St. A.)

ist als Erfinder genannt worden

Hazeltine Corporation, Washington D. C. (V. St. A.) Fernseheinrichtung mit Kathodenstrahlröhre

Patentiert im Deutschen Reich vom 27. April 1939 an

Patenterteilung bekanntgemacht am 30. November 1944

Die Erfindung bezieht sich auf Fernseheinrichtungen mit Kathodenstrahlröhren, die einen mit einer Hilfslichtquelle zusammenwirkenden Bildschirm enthalten, dessen optische Eigenschaften durch den Kathodenstrahl gesteuert werden können. Wenn beispielsweise die Lichtdurchlässigkeit oder das Rückstrahlungsvermögen des Schirmes durch denKathodenstrahl gesteuert werden kann, läßt sich bei Verwendung einer starken Hilfslichtquelle eine höhere Bildhelligkeit erzielen, als dies mit einem Fluoreszenzschirm erreicht werden kann. Man hat daher solche Lichtrelaissteuerungen benutzt, um hinreichende Bildhelligkeiten für eine vergrößernde Projektion des Bildes zu erhalten. Den bekannten Systemen dieser Art hafteten aber noch verschiedene Mängel an.

Es ist eine Anordnung bekannt, in der ein mit einer spiegelnden Auflage versehenes Kollodiumhäutchen den gesteuerten Bildschirm darstellt. Dieser im Normalzustand ebene Spiegel wirft ein Bild gleichmäßiger Helligkeit auf die Projektionsfläche. Wird nun unter dem

Einfluß des auftreffenden Kathodenstrahles durch elektrostatische Kräfte das spiegelnde Häutchen an irgendeiner Stelle eingebeult, so entsteht an der entsprechenden Stelle des Bildes ein Fleck von veränderter Helligkeit. Es ist verständlich, daß die leichte Verletzlichkeit eines solchen Häutchens eine Anwendung dieses Gedankens erschwert; auch dürfte es nicht leicht sein, das spiegelnde Häutchen in seiner ίο Ruhestellung vollkommen eben und auch an allen Oberflächenteilen gleichmäßig spiegelnd zu erhalten.

Es sind auch Anordnungen bekannt, welche darauf beruhen, daß die Totalreflexion an der Basis eines Prismas oder der Döppelbrechungseffekt in kristallinischen Substanzen durch den Kathodenstrahl oder sonstige elektrische Einflüsse gesteuert werden sollen. Auch Anordnungen mit in Gasen schwebenden Rauchteilen und mit kolloidalen Suspensionen gewisser Kristalle in Verbindung mit polarisiertem Licht sind beschrieben worden. Alle diese Anordnungen konnten bisher nicht zu befriedigender Wirkung gebracht werden und waren außerdem teuer und kompliziert im Aufbau.

Die Erfindung verwendet zur Lichtsteuerung bei einer Kathodenstrahlröhre auch einen mit der Hilfslichtquelle zusammenwirkenden Bildschirm, dessen optische Eigenschaften durch den Kathodenstrahl gesteuert werden. Erfindungsgemäß ist aber zwischen der Hilfslichtquelle und einer Schirmfläche ein Linsenraster vorgesehen, dessen Einzelbrennweiten durch den auffallenden Kathodenstrahl steuerbar sind und welches auf der genannten Schirmfläche ein vielfaches Bild der Lichtquelle entwirft; außerdem besitzen erfindungsgemäß die den Abbildungen der Hilfslichtquelle auf der Schirmfläche entsprechenden Flächenelemente eine von ihrer Umgebung abweichende Materialhelligkeit. Diese Schirmfläche kann beispielsweise aus einer photographischen Schicht gebildet sein, bei der die dunkleren Teile durch Silberkristalle geschwärzt sind.

Die Wirkungsweise der Anordnung nach der Erfindung ist am besten zu verstehen, wenn man annimmt, daß im Normalzustand, d. h. wenn keine Beeinflussung durch den Kathodenstrahl vorhanden ist, die scharfen Bilder der Hilfslichtquelle bei allen Linsenelementen auf geschwärzte Teile der Schirmfläche fallen. In diesem Fall wird das Licht zum größten Teil von der Schirmfläche verschluckt, und die Bild- | fläche erscheint dunkel. Wird nun durch den auftreffenden Kathodenstrahl die Brennweite einer Einzellinse verändert, so wird das zugehörige Bild der Hilf slichtquelle auf der Schirmfläche unscharf; es erscheint nicht mehr als ■■ scharf abgegrenzter kleiner Lichtpunkt, son- ; dern als ein verwischter größerer Lichtfleck, ; dessen Ausdehnung nun über die Grenzen der Schwärzung der Schirmfläche hinausgeht. Daher wird bei diesem einen Linsenelement nicht mehr so viel Licht durch die Schirmfläche verschluckt wie vorher, und der zugehörige Punkt der Bildfläche erscheint aufgehellt.

Die Erfindung" bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines Bildschirmes mit einem aus Elementen verschiedener Materialhelligkeit bestehenden und mit dem Linsenraster übereinstimmenden Flächenraster für die beschriebene Fernseheinrichtung nach der Erfindung. Erfindungsgemäß wird eine photographische Schicht in der Gebrauchslage der Schirmfläche hinter dem Linsenraster angebracht und dann ein vielfaches Bild der Lichtquelle auf der Schicht entworfen. Hierauf werden aus den verschiedenen Lichteinwirkungen durch photochemische Behandlung der Schicht bleibende Unterschiede der Materialhelligkeit erzeugt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Linsenraster als zusammenhängendes Element zusammen mit der Schirmfläche im Innern der Kathodenstrahlröhre angeordnet. Das Linsenraster besitzt dabei die Form einer durchsichtigen ebenen Platte, deren eine Oberfläche in viele konvexe Flächenelemente aufgeteilt ist. Die Dicke der Platte kann ungefähr gleich der Brennweite der Linsenelemente gemacht werden. In diesem Fall kann das zugehörige Flächenraster einfach auf die andere Oberfläche der Linsenplatte aufgelegt sein.

In der Fig. 1 enthält der Teil des dort gezeigten Fernsehempfängers eine Bildempfängerröhre 10 sowie die Zeilenfrequenz- und Zeilenzugfrequenzgeneratoren 11 und 12, deren Ausgangskreise mit den Ablenkspulen 13 und 14 verbunden sind. Die Bildempfängerröhre 10 enthält das übliche Strahlerzeugungssystem, das die Kathode 15, den Heizdraht 16, das Steuergitter 17, die Beschleunigungselektrode 18, die rohrförmige Anode 19 und die zweite Anode 20, die z. B. als leitende Schicht auf der Innenfläche des Röhrenkolbens ausgebildet ist, aufweist. Das Strahlerzeugungssystem dient dazu, den Kathodenstrahl C mit Richtung auf den Schirm 21 zu erzeugen, zu beschleunigen und auf dem Schirm in einem Punkt zu vereinigen.

Die erforderlichen Spannungen werden den verschiedenen Elektroden der Kathodenstrahlröhre von dem Spannungsteiler 22 her zügeführt. Über die Leitung 23 mit dem Ableitwiderstand 24 wird die Bildmodulationsspannung dem Steuergitter 17 zugeleitet.

Insoweit arbeitet diese Anordnung wie die bekannten Fernsehanordnungen. Sie unterscheidet sich im wesentlichen von ihnen dadurch, daß an Stelle des sonst üblichen

Fluoreszenzschirmes entsprechend der Erfindung der mit einem Linsenraster versehene Schirm 21 eingesetzt und an der durchsichtigen Seite der Röhre io gegenüber diesem Schirm die aus der Stromquelle 26 gespeiste Hilfslichtquelle 25 angeordnet ist. Letzterer sind ein Reflektor 27 und ein Kondensor 28 zugeordnet, um das Licht der Lampe zu konzentrieren und in parallelen Strahlen auf d^e

innere Oberfläche des Schirmes zu werfen. An der entgegengesetzten Seite der Röhre ist ein Projektionssystem 29 vorgesehen, welches die auf dem Schirm wiedergegebenen Bilder auf einem nicht dargestellten Schirm vergrößert wiedergibt.

Aufbau und Wirkungsweise des Schirmes 21 können am besten mit Hilfe der Fig. 2 bis 5 erklärt werden. Der Schirm enthält die durchsichtige Platte 30, - deren dem Röhreninneren zugewandte Oberfläche in viele einzelne kleine, konvexe, nebeneinander angeordnete Linsenelemente 31 aufgeteilt ist. Ein Teil der Fläche mit den Linsenelementen ist in Fig. 2 gezeigt. Die Linsenelemente besitzen Brennweiten, die im wesentlichen gleich der Dicke -der Platte 30 sind, so daß sie parallele auf sie auffallende Lichtstrahlen auf kleine Brennpunkte der entgegengesetzten Oberfläche der Platte 30 vereinigen. Ein Schirm 32, von dem ein Teil in Fig. 3 gezeigt wird, ist an der äußeren Oberfläche der Platte 30 vorgesehen. Er ist nahezu an allen Stellen durchsichtig. Nur die einzelnen Flächenelemente, in der Figur mit 32_a bezeichnet, auf welchen die Lichtstrahlen normalerweise durch den Linsenraster vereinigt werden, sind undurchsichtig. In Fig. 4 ist der in Fig. 2 gezeigte Teil der Linsenplatte zusammen mit dem in Fig. 3 gezeigten Teil des Schirmes 32 dargestellt, d. h. es sind beide übereinandergelegt.

Die Platte 32 und ihre Linsenelemente können in der Weise hergestellt werden, daß eine' Lage sphärischer Elemente z. B. aus Quarz auf einer Unterlage von durchsichtigem Material,

z. B. Glas, unter Druck zu einer zusammenhängenden Linsenplatte zusammengesintert wird. Diese Platte wird sodann, wie in Fig. 1 dargestellt, mit der Röhre vereinigt. Als letzter Schritt der Röhrenherstellung wird eine photographische Emulsion auf die äußere Oberfläche der Platte 30 aufgetragen, durch die Lichtquelle 25 über das Linsensystem 28 belichtet, entwickelt und fixiert. Man erhält auf diese Weise den Schirm 32, der nahezu über seine gesamte Fläche durchsichtig ist und nur an den Stellen, die den Brennpunkten der einzelnen Linsen, des ,Rasters -entsprechen, undurchsichtig ist.

Das Material, aus dem die Linsenelemente hergestellt sind, gibt diesen die Eigenschaft, ihre Brennweite bei Beaufschlagung durch den Abtaststrahl zu verändern, um so den Lichtstrahlen das Hindurchgehen durch den Schirm in der Nähe der zugehörigen undurchsichtigen Flächen zu gestatten. Im besonderen bewirken Temperaturänderungen oder der bekannte piezoelektrische Effekt entweder Veränderungen der Form der Linsenelemente oder ihres Brechungsexponenten oder auch beider.

Außer Quarz können auch andere ähnlich wirkende Substanzen, z. B. Rochellesalz, für die Linsenelemente verwendet werden. Das letztere ist, obwohl es auf Elektronenbombardement stärker anspricht als Quarz, nicht so gut für Hochvakuumgefäße, die bei hohen Temperaturen evakuiert werden müssen, geeignet.

Die Fig. 5 zeigt nochmals- im einzelnen die Wirkungsweise des Schirmes. Solange der Schirm bzw. seine einzelnen Elemente unbeeinflußt sind, werden die Strahlen durch die Linsenelemente 31 in den mit den undurchsichtigen Teilen 32_a des Schirmes zusammenfallenden Brennpunkten vereinigt. Trifft jedoch der Kathodenstrahl C auf eines der Linsenelemente auf, so ändert er, wie oben beschrieben, dessen Brennweite, und die Lichtstrahlen vereinigen sich nicht mehr in den undurchsichtigen Flächenelementen des Schirmes, sondern treten zum großen Teil neben ihnen hindurch.

Die Lichtmenge, die durch jede einem Rasterelement zugeordnete Fläche durchtritt, ist von der Größe der Brennweitenänderung der Linsenelemente und daher von der Intensität des Kathodenstrahles abhängig. Das übertragene Bild wird daher auf der äußeren Oberfläche des Schirmes sichtbar wiedergegeben. Die Helligkeit dieses Bildes ist hinreichend, um es durch das Linsensystem 29 auf einen too Schirm zu proj izieren. Hinsichtlich der Größe der Linsenelemente sei noch bemerkt, daß sie wesentlich kleiner sein können als die Größe des Kathodenstrahlpunktes. Ihre Durchmesser sollen, um eine gleichmäßige Wirkung der Linsen zu gewährleisten, etwa V₁₀ des Durchmessers des Punktes betragen.

Claims

Patentansprüche:

i. Fernseheinrichtung mit Kathoden-. strahlröhre und einem mit einer Hilfslichtquelle zusammenwirkenden Bildschirm, dessen optische Eigenschaften durch den Kathodenstrahl gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hilfslichtquelle und einer Schirmfläche ein Linsenraster vorgesehen ist, dessen Einzelbrennweiten durch den auffallenden Kathodenstrahl steuerbar sind und welches iao auf der genannten Schirmfläche ein vielfaches Bild der Lichtquelle entwirft, und

daß außerdem die den Abbildungen der Hilfslichtquelle auf der Schirmfläche entsprechenden Flächenelemente eine von ihrer Umgebung abweichende Materialhelligkeit besitzen.
2. Fernseheinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmfläche von verschiedener Materialhelligkeit aus einer photographischen Schicht gebildet ist, bei der die dunkleren Teile beispielsweise durch Silberkristalle geschwärzt sind.
3. Fernseheinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Linsenraster als zusammenhängende, lichtdurchlässige Platte mit einer aus konvexen Flächenteilen zusammengesetzten Oberfläche und von einer Dicke ungefähr gleich der Brennweite der Einzellinsen ausgebildet ist und daß die zugehörige Schirmfläche von verschiedener Materialhelligkeit auf die andere Oberfläche der Platte vorzugsweise unmittelbar aufgelegt ist.

4· Verfahren zur Herstellung eines Bildschirmes mit einem aus Elementen ver- as schiedener Materialhelligkeit bestehenden und mit dem Linsenraster übereinstimmenden Flächenraster für eine Fernseheinrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine photographische Schicht in der Gebrauchs- « lage der Schirmfläche hinter dem Linsenraster angebracht, dann ein vielfaches Bild der Lichtquelle auf der Schicht entworfen wird und hierauf aus den verschiedenen Lichteinwirkungen durch photochemische Behandlung der Schicht bleibende Unterschiede der Materialhelligkeit erzeugt werden.

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

Französische Zusatzpatentschrift Xr. 48 053.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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