-
Anordnung zur Lichtmodulation Man hat Lichtmodulatoren vorgeschlagen,
die eine stark vergrößerte Projektion der Fernsehbilder mit genügender Helligkeit
gestatten. Fast alle diese Nlodulatoren beruhen auf den örtlichen, durch ein in
seiner Intensität moduliertes Elektronenbüschel bewirkten Veränderungen der Transparenz
einer in den optischen Weg eingefügten Scheibe. Bei Abtastung der Scheibe steuert
das Elektronenbüschel entweder durch abgesetzte elektrostatische Ladungen oder durch
die erzeugte Wärme oder auf irgendeine andere Weise die Transparenz des auf den
Beobachtungsschirm geworfenen Systems. Die so, erzielte Verteilung der Helligkeit
reproduziert auf dem Schirm das Bild. Ein schwerer Mangel dieses Verfahrens beruht
darauf, daß das signalmodulierteElektronenbüschel, da es die Scheibe mit den beim
Fernsehen üblichen Ablenkfrequenzen abtastet, jedes Oberflächenelement nur während
einer sehr kurzen Zeit berührt, die nicht ausreicht, um eine genügend andauernde
Wirkung zu hinterlassen. Diese Tatsache erklärt sich dadurch, daß die von dem Büschel
nur während der Dauer seines Durchlaufes auf das betreffende Element übertragbare
Energie beschränkt ist, da die geforderte Feinheit des Kathodenfleckes es nicht
gestattet, eine gewisse Stromstärke zu überschreiten. Andererseits scheitert die
Steigerung der Beschleunigungsspannung an nicht weniger hinderlichen
Nachteilen.
Aus diesen Umständen folgt, daß die auf der Lichtmodulationsscheibe hervorgerufene
Steuerwirkung zu schwach bleibt, um einen guten Wirkungsgrad zu erreichen, d. h.
einen Kontrast und eine Helligkeit, wie sie bei einem projizierten Bild angemessen
sind.
-
Zur Vermeidung dieser Übelstände ergänzt man den gewöhnlichen Elektronenerzeuger
durch eine speichernde Einrichtung, die aus einem Mosaik von Quellen gleichzeitiger
Elektroneuemissionen besteht, die die ganze Bildoberfläche bedecken und periodisch
durch Wiedereinstellung der individuellen Werte geregelt werden. Diese Wiederherstellung
geschieht mittels der vom Sender übertragenen Fernsehsignale. Die beschriebene Anordnung
ermöglicht es, die Wirkung der Elektronen auf die ganze Dauer eines Bildes zu erstrecken
und das Elektronenbombardement gleichzeitig auf alle Oberflächenelemente der Modulationsscheibe
einwirken zu lassen. Auf diese Weise kann der die örtliche Änderung der Transparenz
der Scheibe bewirkende Effekt bis zur Wiedereinstellung des Reliefs auf einer genügenden
mittleren Stärke gehalten werden.
-
Um den so erzielten Gewinn zu veranschaulichen, sei angenommen, daß
das Bild auf dem Mosaik ioo ooo Oberflächenelemente bildet und daß jedes Element
25mal je Sekunde erregt wird. Nach dem klassischen Verfahren, Auswertung durch ein
Abtastbündel, wäre demnach die Erregungsdauer für jedes Element 1/2sooooo Sekunde.
Bei der vorgeschlagenen Anordnung wird als Modulationsscheibe eine sehr dünne Platte
aus Spezialglas, dessen Transparenz sich in Abhängigkeit von der Temperatur ändert,
verwendet, und auf ihr wird ein thermisches Relief erzeugt, um die Verschiebung
eines optischen Absorptionsbandes auszunutzen, dessen Lage im Spektrum von der Temperatur
abhängt. Diese Erscheinung erlaubt, wie leicht ersichtlich, die Modulation eines
gefilterten Lichtbündels, derart, daß dieses Bündel nur Wellenlängen enthält, die
dem Band entsprechen, das sich in umkehrbarer Weise durch Erhitzung und Abkühlung
der Scheibe verschiebt. Bei Annahme der günstigsten Verhältnisse, Dicke der Scheibe,
Wärmekapazität, Abkühlungszeitkonstante usw., hat man berechnet, daß die Stärke
des die Temperatur auf der Oberfläche der Scheibe modulierenden Elektronenbüschels
in der Größenordnung von io mA liegen muß, um ein den erforderlichen Kontrast in
dem projizierten Bild ergebendes Temperaturrelief zu gewährleisten. Mit io mA ist
es jedoch praktisch unmöglich, eine ioo ooo Elementen gleichwertige Schärfe zu erhalten.
Wenn man hingegen über ein Mittel ver-* fügte, um durch ein von einem zum
anderen Element veränderliches Elektronenbombardement alle diese Elemente gleichzeitig
und für die Dauer von 1/2s Sekunde zu erregen, dann würde o,i mA ausreichen, um
den gleichen Effekt zu erzielen. Nun weiß man, daß bei 1/1o mA pro Element die Schärfe
auf dem Schirm ausgezeichnet ist und daß sie es bleibt, selbst wenn der Strom des
elementaren Bündels sich bis zu Werten in der Größenordnung von io mA erhöht. Man
kann daher die Erregung der Modulationsscheibe erheblich verstärken, ohne an Schärfe
zu verlieren. Das Mosaik von gleichzeitigen elementaren Emissionen gemäß der Erfindung
ermöglicht daher die Herstellung eines sehr wirksamen Lichtmodulators.
-
Die Zeichnung zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Mannigfaltigkeit der für die Modulation des Lichtes ausnutzbaren Erscheinungen
ist groß, und das die Steuerwirkung speichernde Mosaik von Emmissionsquellen kann
ebensogut auf der thermischen Elektronenemission wie auf der photoelektrischen oder
autoelektronischen Emmission beruhen.
-
In Fig. i ist i die Projektionsröhre, 2 die das Elektronenbild des
Mosaiks 13 auf der Scheibe 5 für dieLichtmodulation erzeugendeKonzentrationsspule.
3 stellt ein zur Beleuchtung des Mosaiks 13 bestimmtes Fenster dar. 4 ist eine Sammelanode
für die von'der Scheibe 5 ausgesandten Sekundärelektronen, 6 ist ein Reflektor,
der dazu bestimmt ist, den Modulationseffekt durch einen zweiten Durchgang der ultravioletten
Strahlen in der Scheibe 5 zu verdoppeln; dieser Reflektor steht etwas von der Scheibe
5 ab, um die Wärmekapazität der letzteren nicht zu sehr zu erhöhen. 14 und i4 sind
zwei Quellen für starkes ultraviolettes Licht, die z. B. Hochdruckquecksilberdampflampen
sein können. Diese Lichtquellen belichten die Scheibe 5 durch optische Kondensatoren
9 und j und Fenster 7 und B. io stellt einen Projektionsspiegel dar. Zur Vereinfachung
wurden in der Figur die an sich bekannten Mittel zur optischen Korrektion nicht
angegeben. ii ist ein Bildschirm, der auf der Seite, auf die die gesandten ultravioletten
Strahlen geworfen werden, mit Leuchtstoffen bedeckt ist, die durch Ultraviolett
erregbar sind und weißes Licht erzeugen. 15 und 16 sind die Hälse der Projektionsröhre
i, die mit je einenElektronenerzeuger und den Abtastsystemen 17, 18 ausgerüstet
sind.
-
Die Scheibe 5 für die Lichtmodulation besteht aus einer sehr dünnen
Platte aus Spezialglas, dessen optische Absorption A in Abhängigkeit von der Temperatur
T durch die Kurve i9 (vgl. Fig. 2) wiedergegeben wird, die für ein im ultravioletten
Teil des Spektrums gelegenes Band die Empfindlichkeit der auf der thermischen Verschiebung
der Absorption beruhenden Reaktion veranschaulicht.
-
Fig. 3 zeigt einen sehr stark vergrößerten Teil 2o des Mosaiks 13.
-
Zur Erzielung der Speicherwirkung ist eine äußerst dünne Folie 13'
aus geeignetem Isolierstoff mit einer leitend zusammenhängenden, sehr feinen Mosaikschicht
von Metallteilchen 2o bedeckt, die sensibilisiert ist, um als photoelektrische Kathode
zu wirken, wenn sie durch das Fenster 3 der Röhre i belichtet wird. Die Elektronenemission
von 2o wird dann durch die Systeme 2 und 4 auf die Scheibe 5 geworfen, um dort das
modulierende Temperaturrelief hervorzubringen.
-
Die entgegengesetzte Seite von 13' wird durch die beiden Elektronenbündel
21, 22 wie beim Fernsehen abgetastet. Diese Bündel verschieben sich
| immer zusammen längs derselben Bildzeile in dem |
| durch den Pfeil 23 bezeichneten Sinne. Die Flecke |
| fallen auf dein Schirm 13' nicht zusammen, sondern |
| halten einen :ll)stand von einem oder mehreren Bild- |
| eletnenten. Der Wert dieses Abstandes ist nicht |
| kritisch und kann von einem Teil des Bildes zum |
| anderen um einige Elemente schwanken. Das |
| Bündel 22 besteht aus Elektronen sehr großer Ge- |
| schwindigkeit entsprechend einer Beschleunigungs- |
| spannung Ua-Uc .= 1200o V. Seine Stärke wird |
| konstant gehalten. Das Bündel 21, das ihm folgt |
| und das auf 13' Elektronen mit der Beschleuni- |
| guttg Ua-Uc' -- iooo V heranbringt, hat eine |
| durch <las übertragene Fernsehsignal modulierte |
| Stärke. |
| Der Isolierstoff der Folie 13' ist so gewählt, daß |
| der \Virkuttgsgra(1 i) seiner Sekundäremission |
| _ Zahl der Sekundärelektronen |
| Zahl der Primärelektronen C i bei Primär- |
| elektronen mit =Z-: 12000 V und > i bei Primärelek- |
| tronen mit = iooo V ist. |
| Folglich erzeugt das Bündel 22 auf den aus- |
| gewerteten Elementen der Fläche 13' eine negative |
| Ladung, die 1>e1 jedem Durchgang erneuert wird. |
| Diese negative Ladung bildet ein elektrisches |
| Feld, <las, indem es durch die Maschen des Gitters 20 |
| dringt, auf die photoelektrische Emission von 13 |
| einwirkt und den Abgang der durch das Licht aus- |
| gel(isteic Elektronen verhindert. Aber unmittelbar |
| nach dieser Sperrung wird das Bündel ei auf der- |
| selben Bahn eine mehr oder weniger positive |
| Ladung absetzen, die das verminderte Potential der |
| von 22 abgetasteten Elemente wieder erhöht. Diese |
| Potentialerhöhung hängt von dem Augenblicks- |
| wert des von dem Sender gesteuerten Bündel- |
| stromes a1). Aus dieser Gegenwirkung des Bün- |
| dels 21 ergibt sich demnach auf der bombardierten |
| Fläche 13' ein Relief von elektrischen Ladungen, |
| die im positiven Sinne mehr oder weniger von dem |
| durch 22 hervorgebrachten Sperrpotential entfernt |
| sind. Da die Verzögerung dieser Gegenwirkung |
| nicht wahrnehmbar ist, weil 21 auf 22 mit einer |
| Verzögerung in der Größenordnung einer 1o-6 Se- |
| kunde folgt, wird das auf 13' hergestellte Poten- |
| tialrelief praktisch während der ganzen Bildperiode |
| dauern, d. h. während '/2s Sekunden. Bei der fol- |
| genden Auswertung wiederholt sich derselbe Vor- |
| gang, und die Belichtungsänderung der Elemente |
| des Originals wirkt sich in einer Potentialänderung |
| von 13' aus,, die von der durch das Fernsehsignal |
| aufgedrückten Modulation des Bündelstromes 21 |
| erzeugt ist. |
| Infolge der wiederholten Erzeugung des Poten- |
| tialreliefs auf 13 und dadurch, daß die sich daraus |
| ergebenden Felder durch die Kathodenschicht 20 |
| greifen, wird die photoelektrische Emission dieser |
| durch das Fenster 3 belichteten Kathode je nach |
der augenblicklichen Verteilung der Potentialstärken im übertragenen Bild von einem
Element zum anderen veränderlich sein. Auf der Scheibe 5 wird daher das getreue
Bild der Form eines Tempecaturreliefs und, wie oben dargelegt, die gewünschte Modulation
des ultravioletten Lichtkegels wiedergegeben, der auf dem Schirm i i das Fluoreszenzbild
erzeugt.
-
Die Erregung der Scheibe 5 erfolgt gleichzeitig auf dem ganzen ausgenutzten
Teil und während der gesamten Dauer eines Bildes. Folglich kann der Wirkungsgrad
dieser Anordnung Werte erreichen, die weit über den mit den klassischen Anordnungen
erzielten liegen. Es ist zu betonen, daß dieser Wirkungsgrad abhängt von der Belichtung
der photoelektrischen Mosaikkathode und daher die Speicherwirkung verstärkt werden
kann durch einen Relaiseffekt, der bis zu der Grenze ausnutzbar ist, die durch eine
Ouasisättigung der photoelektrischen Elementarströme auferlegt wird.